Calcium

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
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 Fl Uup Lv 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
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 weerstandΩ·cm) 3,91
Warmtegeleiding (W·m−1·K−1) 200
SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt,
tenzij anders aangegeven
Portaal  Portaalicoon   Scheikunde

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

Ontdekking[bewerken]

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[bewerken]

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

Toepassingen van calcium in de industrie zijn:

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

Calcium in biologie en (laboratorium)geneeskunde[bewerken]

Calcium heeft in het lichaam een rol in botmineralisatie (botopbouw), bloedstolling, plasmamembraanpotentiaal, spiercontractie, hormoonafgifte, glycogeenmetabolisme en celdeling. Calcium bevindt zich in het skelet (99%), in de weefsels en in de extracellulaire vloeistoffen (onder andere het bloed). Een calciumtekort kan leiden tot botontkalking (osteoporose) en bij kinderen tot verschijnselen van Engelse ziekte (rachitis) en spierkrampen.

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 als geïoniseerd calcium. Dat laatste 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.

Calciumionen (Ca2+) spelen een zeer belangrijke rol in de biochemische en fysiologische processen van organismen, en dan voornamelijk in hun cellen. Zo heeft calcium een rol in het proces van de signaaltransductie (doorgeven van signalen binnen een cel) waar het fungeert als tweede boodschapper. Calcium is nodig bij de samentrekking van spiercellen en ook bij de bevruchting is calcium belangrijk. Verder vereisen veel enzymen calciumionen als co-enzym (bijvoorbeeld bij de bloedstolling). Extracellulair calcium is ook belangrijk voor het behoud van een potentiaalverschil tussen de celmembranen. Tenslotte is calcium ook zeer belangrijk voor de vorming van beenderen.

Het is het meest voorkomende metaal in het menselijk lichaam. De totale hoeveelheid in een volwassen persoon bedraagt ongeveer 1 kg. [1]

Calcium in voeding[bewerken]

Een gevarieerde voeding zorgt voor voldoende opname van calcium door het lichaam, zoals melk en melkproducten, groente, noten en peulvruchten. Calciumsupplementen bestaan in de vorm van citraat of carbonaat, in de vorm van bruis- en kauwtabletten. Bij bepaalde behandelingen (zoals met bisfosfonaten of corticoïden) moet systematisch calcium en vitamine D worden toegevoegd.

Calciumregulatie[bewerken]

Het gehalte aan calcium in zoogdieren wordt gereguleerd, onder meer dankzij de beenderen die fungeren als opslaglocatie. Calciumionen worden van daaruit in de bloedbaan vrijgelaten onder gecontroleerde omstandigheden. In de bloedbaan wordt het calcium getransporteerd als opgeloste ionen of gebonden aan eiwitten zoals albumine. Parathormoon, uitgescheiden door de bijschildklier, reguleert de resorptie van Ca2+ uit been, de reabsorptie in de nieren en de activatie van vitamine D (in zijn hormonaal actieve vorm genaamd calcitriol). Calcitriol zorgt op zijn beurt voor de absorptie van calcium uit de darmen en de mobilisatie van calciumionen uit been. Calcitonine is een hormoon dat geproduceerd wordt door de medullaire schildkliercellen en dat het serumcalcium verlaagt. Ook de celorganellen zijn belangrijke opslagplaatsen van calcium. Zij accumuleren voortdurend Ca2+-ionen en laten deze los tijdens bepaalde cellulaire acties. Voorbeelden van zulke organellen zijn de mitochondriën en het endoplasmatisch reticulum.

Klinisch belang van calcium[bewerken]

Een te hoog serumcalciumgehalte heet hypercalciëmie. Klachten zijn nierstenen, dorst en veel drinken, veel plassen en verwardheid tot psychose aan toe. Hypercalciëmie is een symptoom van te snel werkende bijschildkliertjes. Dit zijn vier orgaantjes, een paar millimeter groot; een klein goedaardig gezwel een van deze kan hypercalciëmie en botontkalking veroorzaken. Hypercalciëmie kan ook veroorzaakt worden door botmetastasen, als de botten aangedaan zijn door uitgezaaide kanker. Een te laag serum calcium kan krampen in de vingers veroorzaken en wordt bijvoorbeeld gezien bij hyperventilatie, waarbij door de snelle ademhaling het koolzuurgehalte van het bloed daalt en daardoor de pH stijgt. Ook wordt dit gezien als bij een schildklieroperatie per ongeluk de vier bijschildklieren zijn verwijderd. Calcium speelt een rol bij het omzetten van een elektrische prikkel in een chemische; met andere woorden het is nodig om de zenuwcel en de spiercel te laten reageren op een actiepotentiaal. Calciumantagonisten of calcium-instroombeperkende middelen kunnen gebruikt worden om de hartslag te vertragen, de bloeddruk te verlagen, de zuurstofbehoefte van het hart te verminderen. Sommige worden voorgeschreven bij duizeligheid of migraine. Voorbeelden zijn nifedipine en verapamil.

Opmerkelijke eigenschappen[bewerken]

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[bewerken]

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[bewerken]

Nuvola single chevron right.svg 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.

Ionen[bewerken]

Oxidatiegetal Toelichting
0 Vrij metaal, komt niet in de natuur voor
+2 standaardion van het element, bijvoorbeeld in keukenzout en soda

Toxicologie en veiligheid[bewerken]

Elementair metallisch Calcium is brandbaar.

Externe links[bewerken]

Logo Wikimedia Commons
Commons heeft meer mediabestanden op de pagina Calcium.


Zoek dit woord op in WikiWoordenboek
Bronnen, noten en/of referenties