Calcium

Calcium
Periodiek systeem H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo ↓ * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Calcium
Algemeen
Naam	Calcium
Symbool	Ca
Atoomnummer	20
Groep	Aardalkalimetalen
Periode	Periode 4
Blok	S blok
Reeks	Aardalkalimetalen
Kleur	Zilverwit
Chemische eigenschappen
Atoommassa (u)	40,078
Elektronenconfiguratie	[Ar]4s2
Oxidatietoestanden	+2
Elektronegativiteit (Pauling)	1,00
Atoomstraal (pm)	197
1e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	589,83
2e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	1145,46
3e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	4912,40
Fysische eigenschappen
Dichtheid (kg·m−3)	1550
Hardheid (Mohs)	1,75
Smeltpunt (K)	1112
Kookpunt (K)	1767
Aggregatietoestand	Vast
Smeltwarmte (kJ·mol−1)	8,54
Verdampingswarmte (kJ·mol−1)	153,6
Kristalstructuur	k.v.g. (bij kamertemp.)
Molair volume (m3·mol−1)	29,9
Geluidssnelheid (m·s−1)	3810
Specifieke warmte (J·kg−1·K−1)	630
Elektrische weerstand (μΩ·cm)	3,91
Warmtegeleiding (W·m−1·K−1)	200
SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt, tenzij anders aangegeven
Portaal    Scheikunde

Calcium is een scheikundig element met symbool Ca en atoomnummer 20. Het is een zilverwit aardalkalimetaal.

Ontdekking

Calciumoxide (CaO) werd al door de Romeinen gebruikt, maar pas in 1808 werd het als element ontdekt en door middel van elektrolyse geïsoleerd door Humphry Davy. De naam is afkomstig van het Latijnse Calx, dat "kalksteen" betekent.

Toepassingen

Calciumverbindingen vormen de basis van botten en tanden, daarom is het voor veel organismen belangrijk om er voldoende van binnen te krijgen. Teveel aan calcium binnen krijgen kan bij jonge dieren leiden tot Wobbler.

Toepassingen van calcium in de industrie zijn:

• Reductor bij extractie van andere metalen zoals uranium, zirkonium en thorium
• In de vorm van calciumoxide is het de grondstof van veel bouwmaterialen zoals cement
• De-oxidator voor allerlei legeringen

Daarnaast wordt calcium als metaal ook wel in legeringen gebruikt, vooral in combinatie met aluminium, beryllium, koper, lood en magnesium

Calcium in (laboratorium)geneeskunde

Calcium heeft in het lichaam een rol in bot mineralisatie, bloedstolling, plasmamembraanpotentiaal, spiercontractie, hormoonafgifte, glycogeenmetabolisme en celdeling. Calcium bevindt zich in het skelet ( 99% van al het calcium in een lichaam bevindt zich in het skelet), in de weefsels en in de extracellulaire vloeistoffen (onder andere het bloed). In het klinisch chemisch laboratorium wordt calcium met name in het bloed gemeten, het niveau daarvan kan een disbalans van calcium over lichaamscompartimenten aantonen. In het bloed is calcium gebonden aan bloedeiwitten (40%), aan negatief geladen ionen (10%), of vrij aanwezig. Het vrij aanwezige calcium heet geïoniseerd calcium en is de fysiologisch actieve component. Het calciumniveau in het bloed staat onder regulatie van vitamine D en het hormoon PTH. Een ongecontroleerde afgifte van PTH, PTH-achtige hormonen, vitamine D of specifieke cytokinen kunnen een verhoogd calciumniveau in het bloed veroorzaken (> 2,55 mmol/L). Een verlaagd niveau van calcium (< 2,1 mmol/L) komt voor bij onder andere therapie met bepaalde medicijnen, chronische nierziekte, alkalose, malabsorptie, verlaagd PTH afgifte of een vitamine D tekort.

Calcium is in belangrijke mate aanwezig in de opbouw van bot en toedienen van calcium kan preventie en behandeling van osteoporose dienen. Calciumsupplementen bestaan in de vorm van citraat of carbonaat, in de vorm van bruis- en kauwtabletten. Bij bepaalde behandelingen (zoals met bifosphonaten of corticoïden) moet systematisch calcium en vitamine D worden toegevoegd.

Opmerkelijke eigenschappen

Calcium is het op vijf na meest voorkomende element in de aardkorst en van essentieel belang voor het leven op aarde. Het reageert met water onder vorming van calciumhydroxide. Dit is een exotherme reactie.

Voorkomen

Calcium is een lithofiel element, dat in de Aarde vooral in de korst voorkomt, die ongeveer voor 4,15 gewichtsprocent uit calcium bestaat. Door de reactieve eigenschappen komt het niet in ongebonden toestand voor. Bekende mineralen waarin calcium voorkomt zijn calciet (calciumcarbonaat), gips (calciumsulfaat) en fluoriet (calciumfluoride). Meestal wordt calcium geïsoleerd met behulp van elektrolyse van calciumchloride en calciumfluoride.

Opgelost calcium in de oceanen wordt door diverse organismen gebruikt om hun skelet uit op te bouwen in de vorm van de mineralen calciet en aragoniet. Als deze organismen sterven bezinken hun skeletjes naar de bodem om daar sediment te vormen. Door hoge hydrostatische druk is in de bathyale zone (op meer dan 4,5 km diepte) de oplosbaarheid van calciumcarbonaat groter, waardoor het oplost. Calciumrijke sedimenten worden daarom alleen in ondiepere zeeën, zoals op het continentaal plat, gevormd. Als kalksediment lithificeert wordt het kalksteen.

Dieper in de korst kan calcium in diverse metamorfe mineralen voorkomen. Voorbeelden zijn dolomiet, calciet, hornblende, grossulaar (Ca-granaat), plagioklaas en orthopyroxeen. Door metasomatisme en retrograde metamorfose kunnen deze mineralen in bijvoorbeeld talk, epidoot of tremoliet worden omgezet.

Isotopen

Zie Isotopen van calcium voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Meest stabiele isotopen
Iso	RA (%)	Halveringstijd	VV	VE (MeV)	VP
40Ca	96,941	stabiel met 20 neutronen
41Ca	syn	1,03×105 j	β+	11,140	41K
42Ca	0,647	stabiel met 22 neutronen
43Ca	0,135	stabiel met 23 neutronen
44Ca	2,086	stabiel met 24 neutronen
45Ca	syn	162,61 d	β-	4,204	45Sc
46Ca	0,004	stabiel met 26 neutronen
47Ca	syn	4,536 d	β-	1,992	47Sc
48Ca	0,187	6×1018 j	2β-	4,.272	48Ti

Van calcium zijn meerdere stabiele isotopen bekend, waarvan ⁴⁰Ca en ⁴⁴Ca in aanzienlijke hoeveelheden in de natuur voorkomen.

Bepaalde micro-organismen (radiolaria) fractioneren afhankelijk van de temperatuur de twee stabiele isotopen van calcium bij het onttrekken uit het zeewater. In de geochemie wordt de verhouding ⁴⁴Ca/⁴⁰Ca in kalkskeletjes uit marien sediment daarom gebruikt om de vroegere temperatuur van zeewater te berekenen. Dit kan echter alleen voor niet te diep begraven sedimenten, omdat diagenetische reacties de verhouding veranderen als het sediment te diep begraven wordt en onder te hoge druk komt te staan.

Toxicologie en veiligheid

Elementair metallisch Calcium is brandbaar.

Calcium als mineraal

Calcium is nodig voor de opbouw en het onderhoud van de botten en de tanden, bij de werking van zenuwen en spieren, bij de bloedstolling en bij het transport van stoffen in de lichaamscellen. Een gevarieerde voeding zorgt voor voldoende opname van kalk door het lichaam, zoals melk en melkproducten, groente, noten en peulvruchten. Een calciumtekort kan leiden tot botontkalking (osteoporose) en bij kinderen tot verschijnselen van Engelse ziekte (rachitis) en spierkrampen.

Externe links

Mediabestanden

• Lenntech over: Calcium
• (en) EnvironmentalChemistry.com over: Calcium
• (en) WebElements.com over: Calcium
• Voedingscentrum over calcium als mineraal
• Medische informatie over calcium