Calcium

Het chemische element Calcium (Ca), atoomnummer 20, is het vijfde element en het op twee na meest voorkomende metaal in de aardkorst. Het metaal is trimorf, harder dan natrium, maar zachter dan aluminium. Net als beryllium en aluminium, en in tegenstelling tot de alkalimetalen, veroorzaakt het geen huidverbranding. Het is minder chemisch reactief dan alkalimetalen en dan de andere alkali-aardmetalen.

Calcium-ionen opgelost in water vormen afzettingen in leidingen en boilers en wanneer het water hard is, dat wil zeggen wanneer het te veel calcium of magnesium bevat. Dit kan worden vermeden met de waterontharders. In de industrie wordt metallisch calcium door elektrolyse gescheiden van het gesmolten calciumchloride. Dit wordt verkregen door behandeling van koolzuurhoudende mineralen met chloorwaterstofzuur, of zoals een subprodukt van het carbonaten Solvay-proces.

In contact met de lucht ontwikkelt calcium een oxide- en nitridehuid, die het beschermt tegen verdere corrosie. Het verbrandt in de lucht bij een hoge temperatuur om nitride te produceren.

Het commercieel geproduceerde metaal reageert gemakkelijk met water en zuren en het produceert waterstof dat opmerkelijke hoeveelheden ammoniak en hydrocarbiden als onzuiverheden bevat.

Toepassingen

Het metaal wordt gebruikt in aluminiumlegeringen voor lagers, als hulpstof bij het verwijderen van bismut uit lood, alsmede bij het beheersen van grafietkoolstof in gesmolten ijzer. Het wordt ook gebruikt als desoxidatiemiddel bij de vervaardiging van vele staalsoorten; als reductiemiddel bij de bereiding van metalen als chroom, thorium, zirkonium en uranium, en als scheidingsmateriaal voor gasmengsels van stikstof en argon. Calcium wordt als legeringselement gebruikt bij de vervaardiging van legeringen van alluminium, beryllium, koper, lood en magnesium. Het wordt ook gebruikt bij het maken van cement en mortel die in gebouwen worden gebruikt.

Het calciumoxide, CaO, wordt geproduceerd door thermische ontleding van verkoolde mineralen in ovens, waarbij een continu bedproces wordt toegepast. Het oxide wordt gebruikt in hoge intensiteit lichtbogen (kalklicht) voor zijn ongewone spectrale kenmerken en als dehydraterend industrieel middel. De metallurgische industrie gebruikt het oxide op grote schaal bij de reductie van ijzerlegeringen.

Het calciumoxide, Ca(OH)2, heeft vele toepassingen waarbij het hydroxyl ion noodzakelijk is. Bij het blussen met calciumhydroxide wordt het volume van de uitgeblazen kalk tot het dubbele van de aanvankelijke hoeveelheid ongebluste kalk (CaO) opgebruikt, een feit dat het nuttig maakt om rotsen of hout af te breken.

De ongebluste kalk is een uitstekende absorbeerder van het kooldioxide, omdat er carbonaat uit ontstaat, dat zeer onoplosbaar is.

Het calciumsilicaat, CaSi, in een elektrische oven bereid uit kalk, kiezelzuur en reducerende koolstofhoudende stoffen, is nuttig als staal-deoxidatiemiddel. Calciumcarbide, CaC2, ontstaat bij verhitting van een mengsel van kalk en koolstof bij 3000ºC in een elektrische oven en het is een acetylaat dat door hydrolyse acetyleen produceert. Het acetyleen is de grondstof van een groot aantal belangrijke chemische stoffen voor de organische industriële chemie.

Het zuivere calciumcarbonaat komt voor in twee kristallijne vormen: calciet, zeshoekig, dat birrefringente eigenschappen bezit, en aragoniet, rhombohedrisch. De natuurlijke carbonaten zijn de meest voorkomende calciummineralen. Het IJslands sparretje en het calciet zijn in wezen zuivere carbonaatvormen, terwijl het marmer onzuiver en veel compacter is, reden waarom het gepolijst kan worden. Het is zeer gewild als bouwmateriaal. Hoewel het calciumcarbonaat zeer weinig oplosbaar is in water, is het goed oplosbaar als het water opgeloste kooldioxide bevat, want in deze oplossingen vormt het bij het oplossen bicarbonaat. Dit feit verklaart de grotvorming, waar de kalksteenafzettingen in contact zijn geweest met zuur water.

Tot de calciumhalogeniden behoort ook het fosforescerende fluoride, dat de calciumverbinding is die overvloediger voorkomt en belangrijke toepassingen heeft in de spectroscopie. Het calciumchloride bezit, in de watervrije vorm, een groot deliquescentievermogen, waardoor het nuttig is als industrieel dehydratiemiddel en als zandwervelbeheersingsfactor in wegen. Calcium hypochloriet (witmakend poeder) wordt in de industrie geproduceerd wanneer chloor door een kalkoplossing wordt geleid, en wordt gebruikt als witmakend middel en als waterzuiveraar.

Het gedehydrateerde calciumsulfaat is het mineraal gips, vormt het grootste deel van Portland beton, en wordt gebruikt om de alkaliteit van de bodem te verminderen. Door gips bij hoge temperaturen te verhitten ontstaat een calciumsulfaat halfhydraat, dat onder de handelsnaam Parijse stuc wordt verkocht.

Calcium in het milieu

Calcium is het vijfde element en het op twee na meest voorkomende metaal in de aardkorst. De calciumverbindingen maken 3,64% van de aardkorst uit. De verspreiding van calcium is zeer groot; het komt voor in bijna alle aardse gebieden ter wereld. Dit element is essentieel voor het leven van planten en dieren, want het is aanwezig in het skelet van het dier, in de tand, in de schaal van het ei, in het koraal en in vele bodems. Zeewater bevat 0,15% calciumchloride.

Calcium is niet alleen in de natuur te vinden. Calcium wordt vooral gevonden als kalksteen, gips en fluoriet. Stalagmieten en stalactieten bevatten calciumcarbonaat.

Calcium is altijd aanwezig in elke plant, omdat het essentieel is voor de groei. Het zit in het zachte weefsel, in de vloeistoffen binnen het weefsel en in de structuur van het skelet van elk dier. De beenderen van de gewervelde dieren bevatten calcium in de vorm van calciumfluoride, calciumcarbonaat en calciumfosfaat.

Gezondheidseffecten van calcium

Calcium is het meest voorkomende metaal in het menselijk lichaam: het is het hoofdbestanddeel van beenderen en netten en het heeft belangrijke metabolische functies.
Calcium wordt ook wel kalk genoemd. Het wordt het meest aangetroffen in melk en melkproducten, maar ook in groenten, noten en bonen. Het is een essentieel bestanddeel voor de instandhouding van het menselijk skelet en de tanden. Het bevordert ook de werking van zenuwen en spieren. Het gebruik van meer dan 2,5 gram calcium per dag zonder medische noodzaak kan leiden tot de ontwikkeling van nierstenen en sclerose van nieren en bloedvaten.
Een tekort aan calcium is een van de belangrijkste oorzaken van osteoporose. Osteoporose is een ziekte waarbij de botten uiterst poreus worden, onderhevig zijn aan breuken en langzaam genezen, die vooral voorkomt bij vrouwen na de menopauze en vaak leidt tot kromming van de wervelkolom door wervelinzakking.

In tegenstelling tot wat de meeste mensen denken, is er een intense biologische activiteit in onze botten. Ze worden voortdurend vernieuwd door nieuw weefsel dat het oude vervangt. Tijdens de kinderjaren en de adolescentie is er meer aanmaak van nieuw weefsel dan afbraak van het oude, maar op een gegeven moment, ergens rond het 30e of 35e levensjaar, keert het proces zich om en beginnen we meer weefsel te verliezen dan wat we kunnen vervangen. Bij vrouwen wordt dit proces versneld na de menopauze (de periode die gekenmerkt wordt door het natuurlijk en definitief ophouden van de menstruatie en die gewoonlijk optreedt tussen de leeftijd van 45 en 55 jaar); dit komt doordat hun lichaam stopt met de produktie van het hormoon dat oestrogeen wordt genoemd en dat onder meer tot taak heeft de beendermassa in stand te houden.

Er zijn aanwijzingen dat we een dagelijkse inname van 1000 milligram calcium nodig hebben om het beendergestel onder normale omstandigheden in stand te houden. Dit geldt zowel voor mannen als voor vrouwen in de premenopauze. De aanbevolen dagelijkse hoeveelheid stijgt tot 1.500 voor vrouwen in de menopauze.

De belangrijkste calciumbronnen zijn de zuivelproducten, maar ook noten, sommige groene groenten zoals spinazie, en bloemkool, bonen, linzen…

Calcium werkt samen met magnesium om nieuwe beendermassa te creëren. Calcium moet samen met magnesium worden ingenomen in een verhouding van 2:1, dat wil zeggen, als u 1000 mg calcium inneemt, moet u ook 500 mg magnesium innemen. Enkele magnesiumbronnen in de voeding zijn zeevruchten, volkoren granen, noten, bonen, tarwehaver, zaden en groene groenten.

Andere belangrijke maatregelen ter voorkoming van osteoporose zijn:

• Regelmatige lichaamsbeweging (ten minste drie keer per week)
• Inname van voldoende hoeveelheden mangaan, foliumzuur, vitamine B6, vitamine B12, omega 3 (dit helpt bij de calciumopname en stimuleert de aanmaak van nieuwe beendermassa) en vitamine D (dit helpt bij de calciumopname in de dunne darm).
• Geen misbruik van suiker, verzadigd vet en dierlijke eiwitten
• Geen misbruik van alcohol, cafeïne of gasvormige dranken
• Niet roken

Andere oorzaken van osteoporose zijn de erfelijke factor en de stress.

Milieu-effecten van calcium

Calciumfosfide is zeer giftig voor in het water levende organismen.

Kijk nu op onze pagina over calcium in water

Terug naar het periodiek systeem der elementen

Aanbevolen dagelijkse inname van calcium