يتم تضمين الكالسيوم. الكتلة الذرية والجزيئية للكالسيوم

جامعة ولاية أوفا التقنية للبترول

قسم الكيمياء العامة والتحليلية

حول الموضوع: “عنصر الكالسيوم. الخصائص والإنتاج والتطبيق"

من إعداد طالب المجموعة BTS-11-01 Prokaev G.L.

أستاذ مشارك كراسكو S.A.

مقدمة

تاريخ وأصل الاسم

التواجد في الطبيعة

إيصال

الخصائص الفيزيائية

الخصائص الكيميائية

تطبيقات معدن الكالسيوم

تطبيق مركبات الكالسيوم

الدور البيولوجي

خاتمة

مراجع

مقدمة

الكالسيوم هو عنصر من عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثانية، الفترة الرابعة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D.I. Mendeleev، برقم ذري 20. تم تحديده بالرمز Ca (lat. كالسيوم). مادة الكالسيوم البسيطة (رقم CAS: 7440-70-2) عبارة عن معدن ترابي قلوي ناعم ومتفاعل ذو لون أبيض فضي.

يسمى الكالسيوم فلزًا قلويًا ترابيًا ويصنف على أنه عنصر S. على المستوى الإلكتروني الخارجي، يحتوي الكالسيوم على إلكترونين، لذلك يعطي مركبات: CaO، Ca(OH)2، CaCl2، CaSO4، CaCO3، إلخ. الكالسيوم معدن نموذجي - فهو ذو انجذاب كبير للأكسجين، ويختزل جميع المعادن تقريبًا من أكاسيدها، ويشكل قاعدة قوية إلى حد ما Ca(OH)2.

على الرغم من انتشار العنصر رقم 20 في كل مكان، فحتى الكيميائيون لم يروا جميعًا عنصر الكالسيوم. لكن هذا المعدن، سواء في المظهر أو في السلوك، لا يشبه على الإطلاق المعادن القلوية، التي يكون الاتصال بها محفوفًا بخطر الحرائق والحروق. يمكن تخزينه بأمان في الهواء، ولا يشتعل من الماء.

لا يتم استخدام عنصر الكالسيوم أبدًا كمواد بناء. إنه نشيط جدًا لذلك. يتفاعل الكالسيوم بسهولة مع الأكسجين والكبريت والهالوجينات. حتى مع النيتروجين والهيدروجين، في ظل ظروف معينة، فإنه يتفاعل. بيئة أكاسيد الكربون، الخاملة بالنسبة لمعظم المعادن، تعتبر عدوانية بالنسبة للكالسيوم. يحترق في جو من ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون.

تاريخ وأصل الاسم

اسم العنصر يأتي من اللات. كالكس (في الحالة التناسلية كالسيس) - "الجير"، "الحجر الناعم". تم اقتراحه من قبل الكيميائي الإنجليزي همفري ديفي، الذي عزل معدن الكالسيوم بطريقة التحليل الكهربائي في عام 1808. قام ديفي بالتحليل الكهربائي لخليط من الجير المطفأ الرطب وأكسيد الزئبق HgO على لوح من البلاتين، والذي كان بمثابة الأنود. كان الكاثود عبارة عن سلك بلاتيني مغمور في الزئبق السائل. نتيجة للتحليل الكهربائي، تم الحصول على ملغم الكالسيوم. وبعد تقطير الزئبق منه، حصل ديفي على معدن يسمى الكالسيوم.

تم استخدام مركبات الكالسيوم - الحجر الجيري والرخام والجبس (وكذلك الجير - منتج حرق الحجر الجيري) في البناء منذ عدة آلاف من السنين. حتى نهاية القرن الثامن عشر، كان الكيميائيون يعتبرون الجير مادة صلبة بسيطة. في عام 1789، اقترح أ. لافوازييه أن الجير والمغنيسيا والباريت والألومينا والسيليكا هي مواد معقدة.

التواجد في الطبيعة

بسبب نشاطه الكيميائي العالي، لا يتواجد الكالسيوم بشكل حر في الطبيعة.

يمثل الكالسيوم 3.38% من كتلة القشرة الأرضية (خامس أكثر العناصر وفرة بعد الأكسجين والسيليكون والألومنيوم والحديد).

النظائر. يوجد الكالسيوم في الطبيعة كخليط من ستة نظائر: 40Ca، 42Ca، 43Ca، 44Ca، 46Ca و48Ca، من بينها الأكثر شيوعًا - 40Ca - يمثل 96.97٪.

من بين النظائر الطبيعية الستة للكالسيوم، هناك خمسة نظائر مستقرة. النظير السادس، 48Ca، وهو الأثقل من بين النظائر الستة والنادر جدًا (تبلغ نسبة نظائره 0.187٪ فقط)، تم اكتشافه مؤخرًا وهو يخضع لاضمحلال بيتا المزدوج مع عمر نصف يبلغ 5.3 ×1019 سنين.

في الصخور والمعادن. يوجد معظم الكالسيوم في السيليكات والألومينوسيليكات من الصخور المختلفة (الجرانيت والنيس وما إلى ذلك) وخاصة في الفلسبار - كا أنورثيت.

وفي صورة الصخور الرسوبية، تتمثل مركبات الكالسيوم بالطباشير والحجر الجيري، وتتكون بشكل رئيسي من معدن الكالسيت (CaCO3). الشكل البلوري للكالسيت - الرخام - أقل شيوعًا في الطبيعة.

معادن الكالسيوم مثل الكالسيت CaCO3، الأنهيدريت CaSO4، المرمر CaSO4 · 0.5H2O والجبس CaSO4 · 2H2O، الفلوريت CaF2، الأباتيت Ca5 (PO4) 3 (F، Cl، OH)، الدولوميت MgCO3 CaCO3 منتشرة على نطاق واسع. إن وجود أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم في المياه الطبيعية يحدد صلابتها.

يشكل الكالسيوم، الذي يهاجر بقوة في القشرة الأرضية ويتراكم في مختلف الأنظمة الجيوكيميائية، 385 معدنًا (رابع أكبر عدد من المعادن).

الهجرة في القشرة الأرضية. في الهجرة الطبيعية للكالسيوم، يلعب "توازن الكربونات" دورًا مهمًا، المرتبط بالتفاعل العكسي لتفاعل كربونات الكالسيوم مع الماء وثاني أكسيد الكربون مع تكوين بيكربونات قابلة للذوبان:

CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca (HCO3)2 ↔ Ca2+ + 2HCO3ˉ

(ينزاح التوازن إلى اليسار أو اليمين حسب تركيز ثاني أكسيد الكربون).

الهجرة البيولوجية. في المحيط الحيوي، توجد مركبات الكالسيوم في جميع الأنسجة الحيوانية والنباتية تقريبًا (انظر أيضًا أدناه). توجد كمية كبيرة من الكالسيوم في الكائنات الحية. وبالتالي، فإن هيدروكسيباتيت Ca5(PO4)3OH، أو، في مدخل آخر، 3Ca3(PO4)2·Ca(OH)2، هو أساس الأنسجة العظمية للفقاريات، بما في ذلك البشر؛ تتكون أصداف وأصداف العديد من اللافقاريات وقشور البيض وما إلى ذلك من كربونات الكالسيوم CaCO3. يوجد في الأنسجة الحية للإنسان والحيوان 1.4-2٪ Ca (بنسبة الكتلة)؛ في جسم الإنسان الذي يزن 70 كجم، يبلغ محتوى الكالسيوم حوالي 1.7 كجم (بشكل رئيسي في المادة الخلوية للأنسجة العظمية).

إيصال

يتم الحصول على الكالسيوم المعدني الحر عن طريق التحليل الكهربائي لمصهور يتكون من CaCl2 (75-80%) وKCl أو من CaCl2 وCaF2، بالإضافة إلى الاختزال الألوميني الحراري لـ CaO عند 1170-1200 درجة مئوية:

CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.

كما تم تطوير طريقة لإنتاج الكالسيوم عن طريق التفكك الحراري لكربيد الكالسيوم CaC2

الخصائص الفيزيائية

معدن الكالسيوم موجود في تعديلين متآصلين. مستقر حتى 443 درجة مئوية α -Ca مع شعرية مكعبة، استقرار أعلى β-Ca مع نوع شعرية مكعبة محورها الجسم α -الحديد. المحتوى الحراري القياسي ΔH0 انتقال α → β هو 0.93 كيلوجول / مول.

الكالسيوم معدن خفيف (د = 1.55)، أبيض فضي اللون. وهو أصلب ويذوب عند درجة حرارة أعلى (851 درجة مئوية) مقارنة بالصوديوم الذي يقع بجانبه في الجدول الدوري. ويفسر ذلك حقيقة وجود إلكترونين لكل أيون كالسيوم في المعدن. ولذلك فإن الرابطة الكيميائية بين الأيونات وغاز الإلكترون أقوى من الرابطة الكيميائية للصوديوم. أثناء التفاعلات الكيميائية، يتم نقل إلكترونات تكافؤ الكالسيوم إلى ذرات العناصر الأخرى. في هذه الحالة، يتم تشكيل أيونات مشحونة بشكل مضاعف.

الخصائص الكيميائية

الكالسيوم هو معدن ترابي قلوي نموذجي. النشاط الكيميائي للكالسيوم مرتفع، ولكنه أقل من جميع المعادن الأرضية القلوية الأخرى. يتفاعل بسهولة مع الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والرطوبة الموجودة في الهواء، ولهذا السبب عادة ما يكون سطح معدن الكالسيوم رماديًا باهتًا، لذلك يتم تخزين الكالسيوم في المختبر عادةً، مثل المعادن الأرضية القلوية الأخرى، في وعاء مغلق بإحكام تحت طبقة. الكيروسين أو البارافين السائل.

في سلسلة الجهود القياسية، يقع الكالسيوم على يسار الهيدروجين. جهد القطب القياسي لزوج Ca2+/Ca0 هو −2.84 فولت، بحيث يتفاعل الكالسيوم بشكل نشط مع الماء، ولكن بدون اشتعال:

2H2O = Ca(OH)2 + H2 + Q.

يتفاعل الكالسيوم مع اللافلزات النشطة (الأكسجين، الكلور، البروم) في الظروف العادية:

Ca + O2 = 2CaO، Ca + Br2 = CaBr2.

عند تسخينه في الهواء أو الأكسجين، يشتعل الكالسيوم. يتفاعل الكالسيوم مع اللافلزات الأقل نشاطًا (الهيدروجين، البورون، الكربون، السيليكون، النيتروجين، الفوسفور وغيرها) عند تسخينه، على سبيل المثال:

Ca + H2 = CaH2، Ca + 6B = CaB6،

Ca + N2 = Ca3N2، Ca + 2C = CaC2،

Ca + 2P = Ca3P2 (فوسفيد الكالسيوم)،

ومن المعروف أيضًا أن فوسفيدات الكالسيوم ذات التركيبات CaP وCaP5؛

Ca + Si = Ca2Si (مبيد سيليسيوم الكالسيوم)،

ومن المعروف أيضًا أن مبيدات سيليسيوم الكالسيوم ذات التركيبات CaSi وCa3Si4 وCaSi2.

عادة ما يكون حدوث التفاعلات المذكورة أعلاه مصحوبًا بإطلاق كمية كبيرة من الحرارة (أي أن هذه التفاعلات طاردة للحرارة). في جميع المركبات التي تحتوي على اللافلزات، تكون حالة أكسدة الكالسيوم +2. معظم مركبات الكالسيوم مع اللافلزات تتحلل بسهولة بالماء، على سبيل المثال:

CaH2+ 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2,N2 + 3H2O = 3Ca(OH)2 + 2NH3.

أيون Ca2+ عديم اللون. عند إضافة أملاح الكالسيوم القابلة للذوبان إلى اللهب، يتحول اللهب إلى اللون الأحمر القرميدي.

أملاح الكالسيوم مثل كلوريد CaCl2 وبروميد CaBr2 ويوديد CaI2 ونترات Ca(NO3)2 شديدة الذوبان في الماء. غير قابلة للذوبان في الماء هي الفلورايد CaF2، والكربونات CaCO3، والكبريتات CaSO4، والأرثوفوسفات Ca3(PO4)2، والأكسالات CaC2O4 وبعض الآخرين.

من المهم، على عكس كربونات الكالسيوم CaCO3، أن كربونات الكالسيوم الحمضية (بيكربونات) Ca(HCO3) 2 قابلة للذوبان في الماء. في الطبيعة، وهذا يؤدي إلى العمليات التالية. عندما تخترق مياه الأمطار الباردة أو مياه الأنهار المشبعة بثاني أكسيد الكربون تحت الأرض وتسقط على الحجر الجيري، يلاحظ ذوبانها:

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca(HCO3)2.

وفي نفس الأماكن التي يصعد فيها الماء المشبع ببيكربونات الكالسيوم إلى سطح الأرض ويتم تسخينه بفعل أشعة الشمس يحدث تفاعل عكسي:

Ca(HCO3)2 = CaCO3 + CO2 + H2O.

هذه هي الطريقة التي يتم بها نقل كميات كبيرة من المواد في الطبيعة. ونتيجة لذلك، يمكن أن تتشكل فجوات ضخمة تحت الأرض، وتتشكل "رقاقات ثلجية" حجرية جميلة في الكهوف - الهوابط والصواعد.

إن وجود بيكربونات الكالسيوم المذابة في الماء يحدد إلى حد كبير صلابة الماء المؤقتة. ويسمى مؤقتا لأنه عندما يغلي الماء، تتحلل البيكربونات ويترسب CaCO3. تؤدي هذه الظاهرة، على سبيل المثال، إلى حقيقة أن الحجم يتشكل في الغلاية بمرور الوقت.

معدن الكالسيوم كيميائي فيزيائي

الاستخدام الرئيسي لمعدن الكالسيوم هو كعامل اختزال في إنتاج المعادن، وخاصة النيكل والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ. ويستخدم الكالسيوم وهيدريده أيضًا لإنتاج معادن يصعب اختزالها مثل الكروم والثوريوم واليورانيوم. تستخدم سبائك الرصاص والكالسيوم في البطاريات والسبائك الحاملة. تُستخدم حبيبات الكالسيوم أيضًا لإزالة آثار الهواء من أجهزة التفريغ. تسبب أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم القابلة للذوبان صلابة المياه بشكل عام. إذا كانت موجودة في الماء بكميات صغيرة، فإن الماء يسمى الماء الناعم. وإذا كان محتوى هذه الأملاح مرتفعاً، يعتبر الماء عسراً. تتم إزالة الصلابة عن طريق الغليان لإزالة الماء تمامًا، وفي بعض الأحيان يتم تقطيره.

الحرارة المعدنية

يستخدم الكالسيوم المعدني النقي على نطاق واسع في علم المعادن لإنتاج المعادن النادرة.

صناعة السبائك

يُستخدم الكالسيوم النقي في صناعة سبائك الرصاص المستخدمة في إنتاج ألواح البطاريات وبطاريات الرصاص الحمضية التي لا تحتاج إلى صيانة مع انخفاض التفريغ الذاتي. كما يتم استخدام الكالسيوم المعدني لإنتاج بابيتس الكالسيوم عالي الجودة BKA.

الاندماج النووي

يعد نظير 48Ca المادة الأكثر فعالية والأكثر استخدامًا لإنتاج العناصر فائقة الثقل واكتشاف عناصر جديدة في الجدول الدوري. على سبيل المثال، في حالة استخدام أيونات 48Ca لإنتاج عناصر فائقة الثقل في المسرعات، فإن نوى هذه العناصر تتشكل بكفاءة مئات وآلاف المرات مقارنة باستخدام "المقذوفات" (الأيونات) الأخرى.

تطبيق مركبات الكالسيوم

هيدريد الكالسيوم. عن طريق تسخين الكالسيوم في جو هيدروجيني، يتم الحصول على CaH2 (هيدريد الكالسيوم)، والذي يستخدم في علم المعادن (صناعة المعادن) وفي إنتاج الهيدروجين في الحقل.

المواد البصرية والليزر. يستخدم فلوريد الكالسيوم (الفلوريت) على شكل بلورات مفردة في البصريات (الأهداف الفلكية، العدسات، المنشورات) وكمادة ليزر. يتم استخدام تنغستات الكالسيوم (السكيليت) على شكل بلورات مفردة في تكنولوجيا الليزر وأيضًا كمصباح وميض.

كربيد الكالسيوم. يستخدم كربيد الكالسيوم CaC2 على نطاق واسع لإنتاج الأسيتيلين واختزال المعادن، وكذلك في إنتاج سياناميد الكالسيوم (عن طريق تسخين كربيد الكالسيوم في النيتروجين عند 1200 درجة مئوية، يكون التفاعل طاردًا للحرارة، ويتم إجراؤه في أفران السياناميد). .

مصادر التيار الكيميائي. يتم استخدام الكالسيوم، وكذلك سبائكه مع الألومنيوم والمغنيسيوم، في البطاريات الكهربائية الحرارية الاحتياطية كأنود (على سبيل المثال، عنصر كرومات الكالسيوم). يستخدم كرومات الكالسيوم في البطاريات مثل الكاثود. خصوصية هذه البطاريات هي العمر الافتراضي الطويل للغاية (عقود) في حالة مناسبة، والقدرة على العمل في أي ظروف (الفضاء، والضغوط العالية)، والطاقة النوعية العالية من حيث الوزن والحجم. العيب: عمر قصير. تُستخدم هذه البطاريات عندما يكون ذلك ضروريًا لتوليد طاقة كهربائية هائلة لفترة زمنية قصيرة (الصواريخ الباليستية، وبعض المركبات الفضائية، وما إلى ذلك).

مواد مقاومة للحريق. يستخدم أكسيد الكالسيوم، سواء في شكل حر أو كجزء من مخاليط السيراميك، في إنتاج المواد المقاومة للحرارة.

الأدوية. في الطب، تقضي أدوية الكالسيوم على الاضطرابات المرتبطة بنقص أيونات الكالسيوم في الجسم (تكزز، التشنج، الكساح). تعمل مستحضرات الكالسيوم على تقليل فرط الحساسية لمسببات الحساسية وتستخدم لعلاج أمراض الحساسية (مرض المصل والحمى النعاس وما إلى ذلك). مستحضرات الكالسيوم تقلل من زيادة نفاذية الأوعية الدموية ولها تأثير مضاد للالتهابات. يتم استخدامها لالتهاب الأوعية الدموية النزفية، ومرض الإشعاع، والعمليات الالتهابية (الالتهاب الرئوي، ذات الجنب، وما إلى ذلك) وبعض الأمراض الجلدية. يوصف كعامل مرقئ، لتحسين نشاط عضلة القلب وتعزيز تأثير مستحضرات الديجيتال، كمضاد للتسمم بأملاح المغنيسيوم. جنبا إلى جنب مع أدوية أخرى، يتم استخدام مستحضرات الكالسيوم لتحفيز المخاض. يُعطى كلوريد الكالسيوم عن طريق الفم أو الوريد.

تشتمل مستحضرات الكالسيوم أيضًا على الجبس (CaSO4)، المستخدم في الجراحة لضمادات الجبس، والطباشير (CaCO3)، الموصوف داخليًا لزيادة حموضة عصير المعدة ولتحضير مسحوق الأسنان.

الدور البيولوجي

الكالسيوم هو أحد المغذيات الكبيرة الشائعة في جسم النباتات والحيوانات والبشر. وفي البشر والفقاريات الأخرى، يوجد معظمه في الهيكل العظمي والأسنان على شكل فوسفات. تتكون الهياكل العظمية لمعظم مجموعات اللافقاريات (الإسفنج، والزوائد اللحمية المرجانية، والرخويات، وما إلى ذلك) من أشكال مختلفة من كربونات الكالسيوم (الجير). وتشارك أيونات الكالسيوم في عمليات تخثر الدم، وكذلك في ضمان الضغط الأسموزي المستمر للدم. تعمل أيونات الكالسيوم أيضًا كأحد الرسل الثاني العالمي وتنظم مجموعة متنوعة من العمليات داخل الخلايا - تقلص العضلات، وإخراج الخلايا، بما في ذلك إفراز الهرمونات والناقلات العصبية، وما إلى ذلك. ويبلغ تركيز الكالسيوم في سيتوبلازم الخلايا البشرية حوالي 10−7 مول، في السوائل بين الخلايا حوالي 10− 3 مول.

معظم الكالسيوم الذي يدخل جسم الإنسان مع الطعام يوجد في منتجات الألبان، أما باقي الكالسيوم فيأتي من اللحوم والأسماك وبعض المنتجات النباتية (البقوليات غنية بشكل خاص بالبقوليات). يحدث الامتصاص في كل من الأمعاء الغليظة والدقيقة ويتم تسهيله من خلال البيئة الحمضية وفيتامين د وفيتامين ج واللاكتوز والأحماض الدهنية غير المشبعة. دور المغنيسيوم في استقلاب الكالسيوم مهم؛ فمع نقصه، يتم "غسل" الكالسيوم من العظام وترسب في الكلى (حصوات الكلى) والعضلات.

يتداخل الأسبرين وحمض الأكساليك ومشتقات الإستروجين مع امتصاص الكالسيوم. عند دمجه مع حمض الأكساليك، ينتج الكالسيوم مركبات غير قابلة للذوبان في الماء والتي تشكل مكونات حصوات الكلى.

نظرًا للعدد الكبير من العمليات المرتبطة به، يتم تنظيم محتوى الكالسيوم في الدم بدقة، ومع التغذية السليمة لا يحدث نقص. الغياب المطول عن النظام الغذائي يمكن أن يسبب تشنجات وآلام في المفاصل والنعاس وعيوب النمو والإمساك. يؤدي النقص الأعمق إلى تشنجات العضلات المستمرة وهشاشة العظام. تعاطي القهوة والكحول يمكن أن يسبب نقص الكالسيوم، حيث يتم إفراز جزء منه في البول.

الجرعات المفرطة من الكالسيوم وفيتامين د يمكن أن تسبب فرط كالسيوم الدم، يليه تكلس شديد في العظام والأنسجة (يؤثر بشكل رئيسي على الجهاز البولي). الفائض على المدى الطويل يعطل عمل الأنسجة العضلية والأعصاب، ويزيد من تخثر الدم ويقلل من امتصاص خلايا العظام للزنك. الحد الأقصى للجرعة اليومية الآمنة للبالغين هي 1500 إلى 1800 ملليجرام.

المنتجات كالسيوم ملجم/100 جم

سمسم 783

نبات القراص 713

موز كبير 412

سردين بالزيت 330

اللبلاب بودرا 289

ارتفع الكلب 257

اللوز 252

عازف لسان الحمل. 248

البندق 226

الجرجير 214

فول الصويا الجاف 201

الأطفال أقل من 3 سنوات - 600 ملغ.

الأطفال من 4 إلى 10 سنوات - 800 ملغ.

الأطفال من 10 إلى 13 سنة - 1000 ملغ.

المراهقون من 13 إلى 16 سنة – 1200 ملغ.

الشباب 16 سنة فما فوق - 1000 ملغ.

البالغين من 25 إلى 50 سنة - من 800 إلى 1200 ملغ.

النساء الحوامل والمرضعات – من 1500 إلى 2000 ملغ.

خاتمة

الكالسيوم هو أحد العناصر الأكثر وفرة على وجه الأرض. ويوجد بكثرة في الطبيعة: فالسلاسل الجبلية والصخور الطينية تتشكل من أملاح الكالسيوم، وهي موجودة في مياه البحار والأنهار، وهي جزء من الكائنات الحية النباتية والحيوانية.

يحيط الكالسيوم باستمرار بسكان المدن: تحتوي جميع مواد البناء الرئيسية تقريبًا - الخرسانة والزجاج والطوب والأسمنت والجير - على هذا العنصر بكميات كبيرة.

وبطبيعة الحال، وجود مثل هذه الخصائص الكيميائية، لا يمكن للكالسيوم أن يوجد في حالة حرة في الطبيعة. لكن مركبات الكالسيوم - الطبيعية منها والاصطناعية - اكتسبت أهمية قصوى.

مراجع

1.هيئة التحرير: كنونيانتس آي إل (رئيس التحرير) الموسوعة الكيميائية: في 5 مجلدات - موسكو: الموسوعة السوفيتية، 1990. - ت. 2. - ص 293. - 671 ص.

2.دورونين. N. A. الكالسيوم، Goskhimizdat، 1962. 191 ص. مع الرسوم التوضيحية.

.دوتسينكو ف. - التغذية العلاجية والوقائية. - سؤال. التغذية، 2001 - ن1-ص.21-25

4.Bilezikian J. P. استقلاب الكالسيوم والعظام // In: K. L. Becker، ed.

5.م.ح. كارابيتيانتس، إس.آي. دراكين - الكيمياء العامة وغير العضوية، 2000. 592 ص. مع الرسوم التوضيحية.

الكالسيوم هو عنصر من عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثانية، الفترة الرابعة من النظام الدوري للعناصر الكيميائية لـ D.I. Mendeleev، برقم ذري 20. ويشار إليه بالرمز Ca (lat. الكالسيوم). المادة البسيطة الكالسيوم عبارة عن معدن ترابي قلوي نشط كيميائيًا ذو لون أبيض فضي.

الكالسيوم في البيئة

ويوجد بكثرة في الطبيعة: فالسلاسل الجبلية والصخور الطينية تتشكل من أملاح الكالسيوم، وهي موجودة في مياه البحار والأنهار، وهي جزء من الكائنات الحية النباتية والحيوانية. يشكل الكالسيوم 3.38% من كتلة القشرة الأرضية (خامس أكثر العناصر وفرة بعد الأكسجين والسيليكون والألومنيوم والحديد).

نظائر الكالسيوم

يوجد الكالسيوم في الطبيعة كخليط من ستة نظائر: 40 Ca، 42 Ca، 43 Ca، 44 Ca، 46 Ca و48 Ca، من بينها الأكثر شيوعًا - 40 Ca - بنسبة 96.97٪.

من بين النظائر الطبيعية الستة للكالسيوم، هناك خمسة نظائر مستقرة. النظير السادس 48 Ca، وهو الأثقل من بين النظائر الستة والنادر جدًا (تبلغ نسبة نظائره 0.187٪ فقط)، تم اكتشافه مؤخرًا ليخضع لاضمحلال بيتا المزدوج مع عمر نصف يبلغ 5.3 × 10 19 عامًا.

محتوى الكالسيوم في الصخور والمعادن

يوجد معظم الكالسيوم في السيليكات والألومينوسيليكات من الصخور المختلفة (الجرانيت والنيس وما إلى ذلك) وخاصة في الفلسبار - كا أنورثيت.

وفي صورة الصخور الرسوبية، تتمثل مركبات الكالسيوم بالطباشير والحجر الجيري، وتتكون بشكل رئيسي من معدن الكالسيت (CaCO 3). الشكل البلوري للكالسيت - الرخام - أقل شيوعًا في الطبيعة.

معادن الكالسيوم مثل الكالسيت CaCO 3 والأنهيدريت CaSO 4 والمرمر CaSO 4 · 0.5H 2 O والجبس CaSO 4 · 2H 2 O، الفلوريت CaF 2، الأباتيت Ca 5 (PO 4) 3 (F، Cl، OH)، الدولوميت MgCO 3 · كربونات الكالسيوم 3 . إن وجود أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم في المياه الطبيعية يحدد صلابتها.

هجرة الكالسيوم في القشرة الأرضية

في الهجرة الطبيعية للكالسيوم، يلعب "توازن الكربونات" دورًا مهمًا، المرتبط بالتفاعل العكسي لتفاعل كربونات الكالسيوم مع الماء وثاني أكسيد الكربون مع تكوين بيكربونات قابلة للذوبان:

كربونات الكالسيوم 3 + H2O + CO 2 ↔ Ca (HCO 3) 2 ↔ Ca 2+ + 2HCO 3 -

(ينزاح التوازن إلى اليسار أو اليمين حسب تركيز ثاني أكسيد الكربون).

تلعب الهجرة الحيوية دورًا كبيرًا.

محتوى الكالسيوم في المحيط الحيوي

توجد مركبات الكالسيوم في جميع الأنسجة الحيوانية والنباتية تقريبًا (انظر أيضًا أدناه). توجد كمية كبيرة من الكالسيوم في الكائنات الحية. وبالتالي، فإن هيدروكسيباتيت Ca 5 (PO 4) 3 OH، أو، في مدخل آخر، 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2، هو أساس النسيج العظمي للفقاريات، بما في ذلك البشر؛ تتكون أصداف وأصداف العديد من اللافقاريات وقشور البيض وما إلى ذلك من كربونات الكالسيوم CaCO 3. يوجد في الأنسجة الحية للإنسان والحيوان 1.4-2٪ Ca (بنسبة الكتلة)؛ في جسم الإنسان الذي يزن 70 كجم، يبلغ محتوى الكالسيوم حوالي 1.7 كجم (بشكل رئيسي في المادة الخلوية للأنسجة العظمية).

الحصول على الكالسيوم

تم الحصول على الكالسيوم لأول مرة من قبل ديفي في عام 1808 باستخدام التحليل الكهربائي. ولكن، مثل الفلزات القلوية والقلوية الأرضية الأخرى، لا يمكن الحصول على العنصر رقم 20 عن طريق التحليل الكهربائي من المحاليل المائية. يتم الحصول على الكالسيوم عن طريق التحليل الكهربائي لأملاحه المنصهرة.

هذه عملية معقدة وتستهلك الكثير من الطاقة. يتم إذابة كلوريد الكالسيوم في محلل كهربي مع إضافة أملاح أخرى (وهي ضرورية لخفض درجة انصهار CaCl 2).

يلامس الكاثود الفولاذي سطح المنحل بالكهرباء فقط؛ يلتصق الكالسيوم المنطلق ويتصلب عليه. ومع إطلاق الكالسيوم، يتم رفع الكاثود تدريجيًا وفي النهاية يتم الحصول على "قضيب" كالسيوم بطول 50...60 سم ثم يتم إخراجه وضربه من الكاثود الفولاذي وتبدأ العملية من جديد. "طريقة اللمس" تنتج الكالسيوم الملوث بشدة بكلوريد الكالسيوم والحديد والألمنيوم والصوديوم. ويتم تنقيته عن طريق إذابته في جو الأرجون.

إذا تم استبدال الكاثود الفولاذي بكاثود مصنوع من معدن يمكن خلطه بالكالسيوم، فسيتم الحصول على السبيكة المقابلة أثناء التحليل الكهربائي. اعتمادًا على الغرض، يمكن استخدامه كسبيكة، أو يمكن الحصول على الكالسيوم النقي عن طريق التقطير في الفراغ. وهكذا يتم الحصول على سبائك الكالسيوم مع الزنك والرصاص والنحاس.

طريقة أخرى لإنتاج الكالسيوم - المعادن الحرارية - تم تبريرها نظريًا في عام 1865 من قبل الكيميائي الروسي الشهير ن.ن. بيكيتوف. يتم اختزال الكالسيوم بالألمنيوم عند ضغط قدره 0.01 مم زئبق فقط. درجة حرارة العملية 1100...1200 درجة مئوية. يتم الحصول على الكالسيوم على شكل بخار، ثم يتم تكثيفه.

في السنوات الأخيرة، تم تطوير طريقة أخرى للحصول على العنصر. يعتمد على التفكك الحراري لكربيد الكالسيوم: يتحلل الكربيد الذي يتم تسخينه في فراغ إلى 1750 درجة مئوية ليشكل بخار الكالسيوم والجرافيت الصلب.

الخصائص الفيزيائية للكالسيوم

يوجد معدن الكالسيوم في تعديلين متآصلين. ما يصل إلى 443 درجة مئوية، α-Ca مع شعرية مكعبة الوجه (المعلمة = 0.558 نانومتر) مستقرة؛ β-Ca مع شعرية مكعبة تتمحور حول الجسم من النوع α-Fe (المعلمة = 0.448 نانومتر) تكون مستقرة؛ أكثر استقرارا. المحتوى الحراري القياسي Δ ح 0 الانتقال α → β هو 0.93 كيلوجول / مول.

مع زيادة تدريجية في الضغط، يبدأ في إظهار خصائص أشباه الموصلات، لكنه لا يصبح أشباه الموصلات بالمعنى الكامل للكلمة (لم يعد معدنًا أيضًا). مع زيادة أخرى في الضغط، يعود إلى الحالة المعدنية ويبدأ في إظهار خصائص الموصلية الفائقة (درجة حرارة الموصلية الفائقة أعلى بست مرات من درجة حرارة الزئبق، وتتجاوز بكثير جميع العناصر الأخرى في الموصلية). يشبه السلوك الفريد للكالسيوم في العديد من النواحي السترونتيوم.

على الرغم من انتشار العنصر في كل مكان، حتى الكيميائيين لم يروا جميعًا الكالسيوم العنصري. لكن هذا المعدن، سواء في المظهر أو في السلوك، يختلف تمامًا عن المعادن القلوية، التي يكون الاتصال بها محفوفًا بخطر الحرائق والحروق. يمكن تخزينه بأمان في الهواء، ولا يشتعل من الماء. إن الخصائص الميكانيكية لعنصر الكالسيوم لا تجعله "خروفًا أسود" في عائلة المعادن: فالكالسيوم يفوق الكثير منها في القوة والصلابة؛ يمكن تشغيله على مخرطة، وسحبه إلى سلك، وتزويره، وضغطه.

ومع ذلك، لا يستخدم عنصر الكالسيوم أبدًا كمادة هيكلية. إنه نشيط جدًا لذلك. يتفاعل الكالسيوم بسهولة مع الأكسجين والكبريت والهالوجينات. حتى مع النيتروجين والهيدروجين، في ظل ظروف معينة، فإنه يتفاعل. بيئة أكاسيد الكربون، الخاملة بالنسبة لمعظم المعادن، تعتبر عدوانية بالنسبة للكالسيوم. ويحترق في جو يتكون من ثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون 2 .

الخواص الكيميائية للكالسيوم

في سلسلة الجهود القياسية، يقع الكالسيوم على يسار الهيدروجين. جهد القطب القياسي لزوج Ca 2+ /Ca 0 هو −2.84 فولت، بحيث يتفاعل الكالسيوم بشكل نشط مع الماء، ولكن بدون اشتعال:

Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 + Q.

يتفاعل الكالسيوم مع اللافلزات النشطة (الأكسجين، الكلور، البروم) في الظروف العادية:

2Ca + O 2 = 2CaO، Ca + Br 2 = CaBr 2.

Ca + H 2 = CaH 2، Ca + 6B = CaB 6،

3Ca + N 2 = Ca 3 N 2، Ca + 2C = CaC 2،

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (فوسفيد الكالسيوم)، ومن المعروف أيضًا فوسفيدات الكالسيوم للتركيبات CaP وCaP 5؛

2Ca + Si = Ca 2 Si (مبيد سيليسيوم الكالسيوم)؛ ومن المعروف أيضًا أن تركيبات CaSi وCa 3 Si 4 وCaSi 2.

CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2،

Ca 3 N 2 + 3H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH 3.

أيون Ca 2+ عديم اللون. عند إضافة أملاح الكالسيوم القابلة للذوبان إلى اللهب، يتحول اللهب إلى اللون الأحمر القرميدي.

أملاح الكالسيوم مثل كلوريد CaCl 2 وبروميد CaBr 2 ويوديد CaI 2 ونترات الكالسيوم (NO 3) 2 شديدة الذوبان في الماء. غير قابلة للذوبان في الماء هي فلوريد CaF 2، كربونات CaCO 3، كبريتات CaSO 4، Ca 3 (PO 4) 2 أورثوفوسفات، CaC 2 O 4 أكسالات وبعض الآخرين.

من المهم، على عكس كربونات الكالسيوم CaCO 3، أن كربونات الكالسيوم الحمضية (بيكربونات) Ca(HCO 3) 2 قابلة للذوبان في الماء. في الطبيعة، وهذا يؤدي إلى العمليات التالية. عندما تخترق مياه الأمطار الباردة أو مياه الأنهار المشبعة بثاني أكسيد الكربون تحت الأرض وتسقط على الحجر الجيري، يلاحظ ذوبانها:

كربونات الكالسيوم 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.

Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.

إن وجود بيكربونات الكالسيوم المذابة في الماء يحدد إلى حد كبير صلابة الماء المؤقتة. ويسمى مؤقتا لأنه عندما يغلي الماء، تتحلل البيكربونات ويترسب كربونات الكالسيوم. تؤدي هذه الظاهرة، على سبيل المثال، إلى حقيقة أن الحجم يتشكل في الغلاية بمرور الوقت.

طلب الكالسيوم

حتى وقت قريب، لم يكن لمعدن الكالسيوم أي فائدة تقريبًا. الولايات المتحدة الأمريكية، على سبيل المثال، قبل الحرب العالمية الثانية، كانت تستهلك فقط 10...25 طنًا من الكالسيوم سنويًا، وألمانيا - 5...10 طنًا. ولكن لتطوير مجالات جديدة من التكنولوجيا، هناك حاجة إلى العديد من المعادن النادرة والحرارية . اتضح أن الكالسيوم هو عامل اختزال مناسب ونشط للغاية للعديد منهم، وبدأ استخدام العنصر في إنتاج الثوريوم والفاناديوم والزركونيوم والبريليوم والنيوبيوم واليورانيوم والتنتالوم وغيرها من المعادن المقاومة للحرارة. يستخدم الكالسيوم المعدني النقي على نطاق واسع في علم المعادن لإنتاج المعادن النادرة.

تطبيقات معدن الكالسيوم

يتم تضمين الطباشير الطبيعي في شكل مسحوق في تركيبات تلميع المعادن. لكن لا يمكنك تنظيف أسنانك بمسحوق الطباشير الطبيعي، لأنه يحتوي على بقايا أصداف وأصداف الحيوانات الصغيرة، وهي صلبة للغاية وتدمر مينا الأسنان.

الاستخدامالكالسيومفي الاندماج النووي

يعتبر النظير 48 Ca المادة الأكثر فعالية والأكثر استخدامًا لإنتاج العناصر فائقة الثقل واكتشاف عناصر جديدة في الجدول الدوري. على سبيل المثال، في حالة استخدام أيونات 48 Ca لإنتاج عناصر فائقة الثقل في المسرعات، فإن نوى هذه العناصر تتشكل بكفاءة مئات وآلاف المرات مقارنة باستخدام "المقذوفات" (الأيونات) الأخرى. يستخدم الكالسيوم المشع على نطاق واسع في علم الأحياء والطب كمؤشر نظائري في دراسة عمليات التمثيل الغذائي للمعادن في الكائن الحي. وبمساعدتها ثبت أنه يوجد في الجسم تبادل مستمر لأيونات الكالسيوم بين البلازما والأنسجة الرخوة وحتى أنسجة العظام. كما لعب 45Ca دورًا رئيسيًا في دراسة العمليات الأيضية التي تحدث في التربة وفي دراسة عمليات امتصاص الكالسيوم بواسطة النباتات. وباستخدام نفس النظير، أمكن الكشف عن مصادر تلوث الفولاذ والحديد فائق النقاء بمركبات الكالسيوم أثناء عملية الصهر.

إن قدرة الكالسيوم على ربط الأكسجين والنيتروجين مكنت من استخدامه لتنقية الغازات الخاملة وكمادة (Getter هي مادة تستخدم لامتصاص الغازات وإنشاء فراغ عميق في الأجهزة الإلكترونية.) في معدات الراديو الفراغية.

تطبيق مركبات الكالسيوم

أصبحت بعض مركبات الكالسيوم المنتجة صناعيًا أكثر شهرة وشائعة من الحجر الجيري أو الجبس. وهكذا، تم استخدام Ca(OH)2 المطفأ والجير الحي CaO من قبل البناة القدماء.

الأسمنت هو أيضًا مركب كالسيوم يتم الحصول عليه صناعيًا. أولاً، يتم حرق خليط من الطين أو الرمل والحجر الجيري لإنتاج الكلنكر، والذي يتم بعد ذلك طحنه إلى مسحوق رمادي ناعم. يمكنك التحدث كثيرًا عن الأسمنت (أو بالأحرى عن الأسمنت) فهذا موضوع مقال مستقل.

وينطبق الشيء نفسه على الزجاج، والذي عادة ما يحتوي أيضًا على العنصر.

هيدريد الكالسيوم

وبتسخين الكالسيوم في جو هيدروجيني، يتم الحصول على CaH 2 (هيدريد الكالسيوم)، الذي يستخدم في علم المعادن (علم المعادن) وفي إنتاج الهيدروجين في الحقل.

المواد البصرية والليزر

يستخدم فلوريد الكالسيوم (الفلوريت) على شكل بلورات مفردة في البصريات (الأهداف الفلكية، العدسات، المنشورات) وكمادة ليزر. يتم استخدام تنغستات الكالسيوم (السكيليت) على شكل بلورات مفردة في تكنولوجيا الليزر وأيضًا كمصباح وميض.

كربيد الكالسيوم

كربيد الكالسيوم هو مادة تم اكتشافها بالصدفة أثناء اختبار تصميم جديد للفرن. حتى وقت قريب، كان كربيد الكالسيوم CaCl 2 يستخدم بشكل رئيسي في اللحام الذاتي وقطع المعادن. عندما يتفاعل الكربيد مع الماء، يتكون الأسيتيلين، ويتيح احتراق الأسيتيلين في تيار من الأكسجين الحصول على درجة حرارة تقارب 3000 درجة مئوية. في الآونة الأخيرة، يتم استخدام الأسيتيلين ومعه الكربيد بشكل أقل وأقل في اللحام وأكثر فأكثر في الصناعة الكيميائية.

مثل الكالسيوممصدر التيار الكيميائي

يتم استخدام الكالسيوم، وكذلك سبائكه مع الألومنيوم والمغنيسيوم، في البطاريات الكهربائية الحرارية الاحتياطية كأنود (على سبيل المثال، عنصر كرومات الكالسيوم). يستخدم كرومات الكالسيوم في البطاريات مثل الكاثود. خصوصية هذه البطاريات هي العمر الافتراضي الطويل للغاية (عقود) في حالة مناسبة، والقدرة على العمل في أي ظروف (المساحة، والضغوط العالية)، والطاقة النوعية العالية من حيث الوزن والحجم. العيب: عمر قصير. تُستخدم هذه البطاريات عندما يكون ذلك ضروريًا لتوليد طاقة كهربائية هائلة لفترة زمنية قصيرة (الصواريخ الباليستية، وبعض المركبات الفضائية، وما إلى ذلك).

مواد مقاومة للحريق منالكالسيوم

يستخدم أكسيد الكالسيوم، سواء في شكل حر أو كجزء من مخاليط السيراميك، في إنتاج المواد المقاومة للحرارة.

الأدوية

تستخدم مركبات الكالسيوم على نطاق واسع كمضاد للهستامين.

كلوريد الكالسيوم
غلوكونات الكالسيوم
جليسيروفوسفات الكالسيوم

بالإضافة إلى ذلك، يتم تضمين مركبات الكالسيوم في الأدوية للوقاية من هشاشة العظام، في مجمعات الفيتامينات للنساء الحوامل وكبار السن.

الكالسيوم في جسم الإنسان

الكالسيوم هو أحد المغذيات الكبيرة الشائعة في جسم النباتات والحيوانات والبشر. وفي البشر والفقاريات الأخرى، يوجد معظمه في الهيكل العظمي والأسنان على شكل فوسفات. تتكون الهياكل العظمية لمعظم مجموعات اللافقاريات (الإسفنج، والزوائد اللحمية المرجانية، والرخويات، وما إلى ذلك) من أشكال مختلفة من كربونات الكالسيوم (الجير). تعتمد متطلبات الكالسيوم على العمر. بالنسبة للبالغين، تتراوح الجرعة اليومية المطلوبة من 800 إلى 1000 مليجرام، وللأطفال من 600 إلى 900 مليجرام، وهو أمر مهم جدًا للأطفال بسبب النمو المكثف للهيكل العظمي. معظم الكالسيوم الذي يدخل جسم الإنسان مع الطعام يوجد في منتجات الألبان، أما باقي الكالسيوم فيأتي من اللحوم والأسماك وبعض المنتجات النباتية (البقوليات غنية بشكل خاص بالبقوليات).

الجرعات المفرطة من الكالسيوم وفيتامين د يمكن أن تسبب فرط كالسيوم الدم، يليه تكلس شديد في العظام والأنسجة (يؤثر بشكل رئيسي على الجهاز البولي). الحد الأقصى للجرعة اليومية الآمنة للبالغين هي 1500 إلى 1800 ملليجرام.

الكالسيوم في الماء العسر

إن مجموعة من الخصائص، تعرف بكلمة واحدة "القساوة"، تنتقل إلى الماء عن طريق أملاح الكالسيوم والمغنيسيوم الذائبة فيه. الماء العسر غير مناسب للعديد من مواقف الحياة. ويشكل طبقة من الترسبات الكلسية في غلايات البخار ومنشآت الغلايات، ويجعل من الصعب صبغ وغسل الأقمشة، ولكنه مناسب لصنع الصابون وتحضير المستحلبات في إنتاج العطور. لذلك، في وقت سابق، عندما كانت طرق معالجة المياه غير مثالية، كانت مصانع النسيج والعطور تقع عادة بالقرب من مصادر المياه "العذبة".

يتم التمييز بين الصلابة المؤقتة والدائمة. يتم نقل الصلابة المؤقتة (أو الكربونات) إلى الماء عن طريق الهيدروكربونات القابلة للذوبان Ca(HCO 3) 2 وMg(HCO 3) 2. ويمكن التخلص منه عن طريق الغليان البسيط، الذي يتم خلاله تحويل البيكربونات إلى كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم غير القابلة للذوبان في الماء.

يتم إنشاء صلابة ثابتة بواسطة الكبريتات والكلوريدات من نفس المعادن. ويمكن القضاء عليه، ولكن القيام به أكثر صعوبة بكثير.

مجموع كلا الصلابة يشكل إجمالي صلابة الماء. يتم تقييمها بشكل مختلف في بلدان مختلفة. من المعتاد التعبير عن عسر الماء بعدد المليجرام المكافئ من الكالسيوم والمغنيسيوم في لتر واحد من الماء. إذا كان هناك أقل من 4 ميلي مكافئ في لتر الماء، يعتبر الماء ناعمًا؛ ومع زيادة تركيزها، تصبح قاسية بشكل متزايد، وإذا تجاوز المحتوى 12 وحدة، تصبح قاسية جدًا.

عادة ما يتم تحديد صلابة الماء باستخدام محلول الصابون. يضاف هذا المحلول (بتركيز معين) قطرة قطرة إلى كمية محددة من الماء. طالما أن هناك أيونات Ca 2+ أو Mg 2+ في الماء، فإنها سوف تتداخل مع تكوين الرغوة. بناءً على استهلاك محلول الصابون قبل ظهور الرغوة، يتم حساب محتوى أيونات Ca 2+ وMg 2+.

ومن المثير للاهتمام أن صلابة الماء تم تحديدها بطريقة مماثلة في روما القديمة. يتم استخدام النبيذ الأحمر فقط ككاشف - حيث تشكل مواد التلوين الخاصة به أيضًا راسبًا مع أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم.

تخزين الكالسيوم

يمكن تخزين معدن الكالسيوم لفترة طويلة في قطع يتراوح وزنها من 0.5 إلى 60 كجم. يتم تخزين هذه القطع في أكياس ورقية موضوعة في براميل من الحديد المجلفن مع طبقات ملحومة ومطلية. يتم وضع براميل مغلقة بإحكام في صناديق خشبية. لا يمكن تخزين القطع التي يقل وزنها عن 0.5 كجم لفترة طويلة - فهي تتحول بسرعة إلى أكسيد وهيدروكسيد وكربونات الكالسيوم.

من بين جميع عناصر الجدول الدوري، يمكن تحديد العديد منها، والتي بدونها لا تتطور الأمراض المختلفة في الكائنات الحية فحسب، بل يستحيل عمومًا العيش والنمو بشكل طبيعي. واحد من هذه هو الكالسيوم.

ومن المثير للاهتمام أننا عندما نتحدث عن هذا المعدن باعتباره مادة بسيطة، فإنه ليس له أي فائدة للإنسان، ولا حتى ضرر. ومع ذلك، بمجرد أن تذكر أيونات Ca 2+، تظهر على الفور الكثير من النقاط التي تميز أهميتها.

موقع الكالسيوم في الجدول الدوري

يبدأ توصيف الكالسيوم، مثل أي عنصر آخر، بالإشارة إلى موقعه في الجدول الدوري. بعد كل شيء، فإنه يجعل من الممكن معرفة الكثير عن ذرة معينة:

شحنة نووية
عدد الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات.
حالة الأكسدة، الأعلى والأدنى؛
التكوين الإلكتروني وأشياء أخرى مهمة.

يقع العنصر الذي ندرسه في الدورة الرئيسية الرابعة من المجموعة الثانية، المجموعة الفرعية الرئيسية، وله رقم تسلسلي 20. كما يوضح الجدول الدوري الكيميائي الوزن الذري للكالسيوم - 40.08، وهو متوسط قيمة الكالسيوم. النظائر الموجودة لذرة معينة.

حالة الأكسدة هي واحدة، ثابتة دائمًا، تساوي +2. الصيغة CaO الاسم اللاتيني للعنصر هو الكالسيوم، ومن هنا رمز ذرة الكالسيوم.

خصائص الكالسيوم كمادة بسيطة

في ظل الظروف العادية، هذا العنصر هو المعدن، فضي اللون الأبيض. صيغة الكالسيوم كمادة بسيطة هي Ca. بسبب نشاطه الكيميائي العالي، فهو قادر على تكوين العديد من المركبات التي تنتمي إلى فئات مختلفة.

في حالة التجميع الصلبة، فهو ليس جزءًا من جسم الإنسان، لذلك فهو مهم للاحتياجات الصناعية والتقنية (التركيبات الكيميائية بشكل أساسي).

وهو من أكثر المعادن شيوعاً في القشرة الأرضية، حيث تبلغ نسبته حوالي 1.5%. ينتمي إلى مجموعة الأرض القلوية، حيث أنه عند إذابته في الماء ينتج قلويات، لكنه يوجد في الطبيعة على شكل معادن وأملاح متعددة. يوجد الكثير من الكالسيوم (400 مجم / لتر) في مياه البحر.

شعرية كريستال

يتم شرح خصائص الكالسيوم من خلال بنية الشبكة البلورية، والتي يمكن أن تكون من نوعين (نظرًا لوجود شكل ألفا وبيتا):

مكعب الوجه؛
تتمحور حول الحجم.

ونوع الرابطة في الجزيء معدني؛ وفي مواقع الشبكة، مثل جميع المعادن، توجد أيونات ذرية.

التواجد في الطبيعة

هناك العديد من المواد الرئيسية في الطبيعة التي تحتوي على هذا العنصر.

مياه البحر.
الصخور والمعادن.
الكائنات الحية (الأصداف والأصداف والأنسجة العظمية وما إلى ذلك).
المياه الجوفية في القشرة الأرضية.

يمكن تحديد الأنواع التالية من الصخور والمعادن كمصادر طبيعية للكالسيوم.

الدولوميت هو خليط من كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم.
الفلوريت هو فلوريد الكالسيوم.
الجبس - CaSO4·2H2O.
الكالسيت - الطباشير والحجر الجيري والرخام - كربونات الكالسيوم.
المرمر - CaSO 4 ·0.5H2O.
اللامبالاة.

في المجموع، هناك حوالي 350 من المعادن والصخور المختلفة التي تحتوي على الكالسيوم.

طرق الحصول على

ولم يكن من الممكن لفترة طويلة عزل المعدن في صورته الحرة، حيث أن نشاطه الكيميائي مرتفع ولا يمكن العثور عليه في الطبيعة في صورته النقية. لذلك، حتى القرن التاسع عشر (1808)، كان العنصر المعني لغزًا آخر يطرحه الجدول الدوري.

تمكن الكيميائي الإنجليزي همفري ديفي من تصنيع الكالسيوم كمعدن. كان هو أول من اكتشف خصوصيات تفاعل ذوبان المعادن الصلبة والأملاح مع التيار الكهربائي. واليوم، فإن الطريقة الأكثر أهمية للحصول على هذا المعدن هي التحليل الكهربائي لأملاحه، مثل:

خليط من كلوريدات الكالسيوم والبوتاسيوم.
خليط من الفلورايد وكلوريد الكالسيوم.

ومن الممكن أيضًا استخلاص الكالسيوم من أكسيده باستخدام الألومنيوم الحراري، وهي طريقة شائعة في علم المعادن.

الخصائص الفيزيائية

يمكن وصف خصائص الكالسيوم وفقًا للمعايير الفيزيائية في عدة نقاط.

حالة التجميع صلبة في ظل الظروف العادية.
نقطة الانصهار - 842 0 درجة مئوية.
المعدن ناعم ويمكن قطعه بسكين.
اللون - أبيض فضي، لامع.
لديها خصائص موصلة وموصلة للحرارة جيدة.
وعند تسخينه لفترة طويلة يتحول إلى سائل، ثم إلى حالة بخار، ويفقد خصائصه المعدنية. نقطة الغليان 1484 0 درجة مئوية.

الخصائص الفيزيائية للكالسيوم لها خصوصية واحدة. عندما يتم الضغط على المعدن، فإنه يفقد في وقت ما خصائصه المعدنية وقدرته على التوصيل الكهربائي. ومع ذلك، مع زيادة أخرى في التعرض، يتم استعادته مرة أخرى ويظهر نفسه كموصل فائق، أعلى بعدة مرات في هذه المؤشرات من العناصر الأخرى.

الخصائص الكيميائية

نشاط هذا المعدن مرتفع جدا. ولذلك هناك العديد من التفاعلات التي يدخل فيها الكالسيوم. التفاعلات مع جميع العناصر غير المعدنية شائعة بالنسبة له، لأنه كعامل اختزال فهو قوي جدًا.

في الظروف العادية، يتفاعل بسهولة لتكوين المركبات الثنائية المقابلة مع: الهالوجينات والأكسجين.
عند تسخينها: الهيدروجين والنيتروجين والكربون والسيليكون والفوسفور والبورون والكبريت وغيرها.
وفي الهواء الطلق يتفاعل مباشرة مع ثاني أكسيد الكربون والأكسجين، وبالتالي يصبح مغطى بطبقة رمادية.
يتفاعل بعنف مع الأحماض، مما يسبب الالتهاب في بعض الأحيان.

تظهر خصائص الكالسيوم المثيرة للاهتمام عندما يتعلق الأمر بالأملاح. لذا فإن الكهوف الجميلة التي تنمو على السقف والجدران ليست أكثر من أنها تشكلت مع مرور الوقت من الماء وثاني أكسيد الكربون والبيكربونات تحت تأثير العمليات داخل المياه الجوفية.

وبالنظر إلى مدى نشاط المعدن في حالته الطبيعية، فإنه يتم تخزينه في المختبرات، تماما مثل المعادن القلوية. في وعاء زجاجي داكن اللون بغطاء مغلق بإحكام وتحت طبقة من الكيروسين أو البارافين.

رد الفعل النوعي لأيون الكالسيوم هو تلوين اللهب بلون أحمر قرميدي غني وجميل. كما يمكن التعرف على المعدن في تركيب المركبات من خلال الرواسب غير القابلة للذوبان لبعض أملاحه (كربونات الكالسيوم، الفلورايد، الكبريتات، الفوسفات، السيليكات، الكبريتيت).

وصلات معدنية

أنواع المركبات المعدنية هي كما يلي:

أكسيد؛
هيدروكسيد.
أملاح الكالسيوم (المتوسطة، الحمضية، الأساسية، المزدوجة، المعقدة).

يستخدم أكسيد الكالسيوم المعروف باسم CaO في صناعة مادة البناء (الجير). إذا قمت بإطفاء الأكسيد بالماء، فستحصل على الهيدروكسيد المقابل، الذي يظهر خصائص القلويات.

تتمتع أملاح الكالسيوم المختلفة المستخدمة في قطاعات مختلفة من الاقتصاد بأهمية عملية كبيرة. لقد ذكرنا أعلاه نوع الأملاح الموجودة. دعونا نعطي أمثلة على أنواع هذه الاتصالات.

الأملاح المتوسطة - كربونات CaCO 3 والفوسفات Ca 3 (PO 4) 2 وغيرها.
حمضية - كبريتات الهيدروجين CaHSO 4.
وأهمها بيكربونات (CaOH) 3 PO 4.
مجمع - CL 2.
مزدوج - 5Ca (NO 3) 2 * NH 4 NO 3 * 10H 2 O.

وفي شكل مركبات من هذه الفئة يكون الكالسيوم مهمًا للأنظمة البيولوجية، لأن الأملاح هي مصدر الأيونات للجسم.

الدور البيولوجي

ما أهمية الكالسيوم لجسم الإنسان؟ هناك عدة أسباب.

إن أيونات هذا العنصر هي التي تشكل جزءًا من المادة بين الخلايا وسائل الأنسجة، وتشارك في تنظيم آليات الإثارة، وإنتاج الهرمونات والناقلات العصبية.
يتراكم الكالسيوم في العظام ومينا الأسنان بكمية تبلغ حوالي 2.5% من إجمالي وزن الجسم. وهذا كثير جدًا ويلعب دورًا مهمًا في تقوية هذه الهياكل والحفاظ على قوتها واستقرارها. نمو الجسم بدون هذا أمر مستحيل.
يعتمد تخثر الدم أيضًا على الأيونات المعنية.
وهو جزء من عضلة القلب ويشارك في استثارتها وانقباضها.
وهو مشارك في عمليات خروج الخلايا والتغيرات الأخرى داخل الخلايا.

إذا كانت كمية الكالسيوم المستهلكة غير كافية، فإن أمراض مثل:

الكساح.
هشاشة العظام.
أمراض الدم.

المدخول اليومي للبالغين هو 1000 ملغ، وللأطفال فوق 9 سنوات 1300 ملغ. من أجل منع زيادة هذا العنصر في الجسم، يجب ألا تتجاوز الجرعة المحددة. خلاف ذلك، قد تتطور الأمراض المعوية.

بالنسبة لجميع الكائنات الحية الأخرى، الكالسيوم لا يقل أهمية. على سبيل المثال، على الرغم من أن الكثيرين ليس لديهم هيكل عظمي، فإن وسائل تقويتهم الخارجية هي أيضًا تكوينات من هذا المعدن. فيما بينها:

المحار.
بلح البحر والمحار.
الإسفنج.
الاورام الحميدة المرجانية.

إنهم جميعًا يحملون على ظهورهم أو، من حيث المبدأ، يشكلون في عملية الحياة هيكلًا عظميًا خارجيًا معينًا يحميهم من التأثيرات الخارجية والحيوانات المفترسة. مكونه الرئيسي هو أملاح الكالسيوم.

تحتاج الفقاريات، مثل البشر، إلى هذه الأيونات للنمو والتطور الطبيعي وتستقبلها من الغذاء.

هناك العديد من الخيارات التي يمكن من خلالها تجديد العنصر المفقود في الجسم. الأفضل بالطبع هي الطرق الطبيعية - المنتجات التي تحتوي على الذرة المطلوبة. ومع ذلك، إذا كان هذا غير كاف أو مستحيل لسبب ما، فإن الطريق الطبي مقبول أيضًا.

لذا فإن قائمة الأطعمة التي تحتوي على الكالسيوم هي كما يلي:

منتجات الألبان والحليب المخمر.
سمكة؛
أخضر؛
الحبوب (الحنطة السوداء والأرز والمخبوزات المصنوعة من دقيق الحبوب الكاملة)؛
بعض الحمضيات (البرتقال واليوسفي)؛
البقوليات.
جميع المكسرات (خاصة اللوز والجوز).

إذا كان لديك حساسية من بعض الأطعمة أو لا تستطيع تناولها لسبب آخر، فإن الاستعدادات التي تحتوي على الكالسيوم ستساعد في تجديد مستوى العنصر الضروري في الجسم.

وجميعها عبارة عن أملاح لهذا المعدن، والتي لها القدرة على أن يمتصها الجسم بسهولة، ويمتصها بسرعة في الدم والأمعاء. من بينها الأكثر شعبية واستخداما هي ما يلي.

كلوريد الكالسيوم - محلول للحقن أو للإعطاء عن طريق الفم للبالغين والأطفال. ويختلف في تركيز الملح في التركيبة، فهو يستخدم في "الحقن الساخن"، لأنه يسبب هذا الإحساس بالضبط عند الحقن. هناك أشكال تحتوي على عصير الفاكهة لتسهيل تناولها عن طريق الفم.
متوفر في أقراص (0.25 أو 0.5 جم) ومحاليل للحقن في الوريد. في كثير من الأحيان في شكل أقراص يحتوي على إضافات الفاكهة المختلفة.
لاكتات الكالسيوم - متوفر في أقراص 0.5 جم.

وهو يشكل الهيكل العظمي، ولكن الجسم غير قادر على إنتاج العنصر من تلقاء نفسه. نحن نتحدث عن الكالسيوم. يحتاج النساء والرجال البالغون إلى الحصول على ما لا يقل عن 800 ملليجرام من المعدن الترابي القلوي يوميًا. ويمكن استخلاصه من دقيق الشوفان، والبندق، والحليب، والشعير، والقشدة الحامضة، والفاصوليا، واللوز.

الكالسيوميوجد أيضًا في البازلاء والخردل والجبن. صحيح، إذا قمت بدمجها مع الحلويات والقهوة والكولا والأطعمة الغنية بحمض الأكساليك، فإن هضم العنصر ينخفض.

تصبح بيئة المعدة قلوية، ويتم التقاط الكالسيوم بشكل غير قابل للذوبان ويخرج من الجسم. تبدأ العظام والأسنان في الانهيار. وما علاقة العنصر حيث أنه أصبح من أهم العناصر بالنسبة للكائنات الحية، وهل هناك فائدة للمادة خارج كائناتها؟

الخصائص الكيميائية والفيزيائية للكالسيوم

يحتل العنصر المركز العشرين في الجدول الدوري. إنه موجود في المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة الثانية. الفترة التي ينتمي إليها الكالسيوم هي الرابعة. وهذا يعني أن ذرة المادة لها 4 مستويات إلكترونية. وتحتوي على 20 إلكترونًا، كما يدل على ذلك العدد الذري للعنصر. ويشير أيضًا إلى شحنته - +20.

الكالسيوم في الجسم، كما هو الحال في الطبيعة، هو معدن ترابي قلوي. وهذا يعني أن العنصر في شكله النقي يكون أبيض فضي ولامع وخفيف. صلابة المعادن الأرضية القلوية أعلى من صلابة المعادن القلوية.

مؤشر الكالسيوم حوالي 3 نقاط حسب. على سبيل المثال، الجبس لديه نفس الصلابة. يمكن قطع العنصر العشرين بالسكين، لكنه أصعب بكثير من أي من الفلزات القلوية البسيطة.

ما معنى اسم "الأرض القلوية"؟ هكذا أطلق الكيميائيون على الكالسيوم والمعادن الأخرى مجموعته. أطلقوا على أكاسيد العناصر الترابية. أكاسيد المواد مجموعات الكالسيومإضفاء بيئة قلوية على الماء.

ومع ذلك، فإن الراديوم والباريوم، مثل العنصر العشرين، لا يوجدان فقط مع الأكسجين. هناك العديد من أملاح الكالسيوم في الطبيعة. وأشهرها معدن الكالسيت. وشكل ثاني أكسيد الكربون للمعدن هو الطباشير والحجر الجيري والجبس المعروف. كل واحد منهم هو كربونات الكالسيوم.

يحتوي العنصر العشرين أيضًا على مركبات متطايرة. إنهم يلونون اللهب باللون البرتقالي والأحمر، والذي يصبح أحد علامات تحديد المواد.

جميع المعادن الأرضية القلوية تحترق بسهولة. لكي يتفاعل الكالسيوم مع الأكسجين، تكون الظروف الطبيعية كافية. فقط في الطبيعة لا يوجد العنصر في شكله النقي، فقط في المركبات.

أوكسي الكالسيوم- طبقة تغطي المعدن عند تعرضه للهواء. الطلاء مصفر. لا يحتوي على أكاسيد قياسية فحسب، بل يحتوي أيضًا على بيروكسيدات ونيتريدات. فإذا كان الكالسيوم موجودًا في الماء وليس في الهواء، فإنه سيحل محل الهيدروجين منه.

في هذه الحالة، أشكال راسب - هيدروكسيد الكالسيوم. تطفو بقايا المعدن النقي على السطح، مدفوعة بفقاعات الهيدروجين. نفس المخطط يعمل مع الأحماض. مع حمض الهيدروكلوريك، على سبيل المثال، فإنه يترسب كلوريد الكالسيومويتم إطلاق الهيدروجين.

تتطلب بعض التفاعلات درجات حرارة مرتفعة. وإذا وصلت إلى 842 درجة، الكالسيوم ممكنتذوب. عند درجة حرارة 1484 درجة مئوية، يغلي المعدن.

محلول الكالسيوممثل العنصر النقي، يوصل الحرارة والتيار الكهربائي بشكل جيد. ولكن إذا تم تسخين المادة بشدة، تفقد خصائصها المعدنية. أي أنه لا يوجد بها كالسيوم منصهر أو غازي.

في جسم الإنسان، يتم تقديم العنصر في كل من الحالات الصلبة والسائلة الإجمالية. خففت ماء الكالسيوم، الموجود فيه، أسهل في تحمله. 1% فقط من المادة العشرين توجد خارج العظام.

ومع ذلك، فإن انتقاله عبر الأنسجة يلعب دورًا مهمًا. ينظم الكالسيوم في الدم تقلص العضلات، بما في ذلك القلب، ويحافظ على ضغط الدم الطبيعي.

استخدامات الكالسيوم

ويستخدم المعدن في شكله النقي. يذهبون إلى شبكات البطارية. وجود الكالسيوم في السبيكة يقلل من التفريغ الذاتي للبطاريات بنسبة 10-13%. هذا مهم بشكل خاص للنماذج الثابتة. تصنع المحامل أيضًا من خليط من الرصاص والعنصر 20. تسمى إحدى السبائك بالسبائك الحاملة.

في الصورة منتجات تحتوي على الكالسيوم

يضاف المعدن الترابي القلوي إلى الفولاذ لإزالة شوائب الكبريت من السبيكة. تعتبر خصائص الاختزال للكالسيوم مفيدة أيضًا في إنتاج اليورانيوم والكروم والسيزيوم والروبيديوم وما إلى ذلك.

ما الكالسيومالمستخدمة في صناعة المعادن الحديدية؟ لا تزال نفس نظيفة. الفرق هو في الغرض من العنصر. والآن يلعب الدور. هذه مادة مضافة للسبائك تقلل من درجة حرارة تكوينها وتسهل فصل الخبث. حبيبات الكالسيومتصب في أجهزة تفريغ كهربائية لإزالة آثار الهواء منها.

النظير الثامن والأربعون للكالسيوم مطلوب في المؤسسات النووية. ويتم إنتاج العناصر فائقة الثقل هناك. يتم الحصول على المواد الخام في المسرعات النووية. يتم تسريعها بمساعدة الأيونات - وهو نوع من المقذوفات. وإذا لعب Ca48 دوره، فإن كفاءة التوليف تزيد مئات المرات مقارنة باستخدام أيونات المواد الأخرى.

في البصريات، يتم تقييم العنصر العشرين كمركبات. يصبح فلوريد الكالسيوم والتنغستات عدسات وأهداف ومنشورات للأدوات الفلكية. توجد المعادن أيضًا في تكنولوجيا الليزر.

يسمي الجيولوجيون فلوريد الكالسيوم فلوريت والتنغستن - شيليت. بالنسبة للصناعة البصرية، يتم اختيار بلوراتها الفردية، أي وحدات فردية كبيرة ذات شبكة مستمرة وشكل واضح.

في الطب، لا يتم وصف المعدن النقي، ولكن المواد التي تعتمد عليه. فهي أسهل في الامتصاص من قبل الجسم. غلوكونات الكالسيوم– أرخص علاج يستخدم لهشاشة العظام. الدواء " كالسيوم ومغنيسيوم» يوصف للمراهقين والنساء الحوامل وكبار السن.

إنهم بحاجة إلى مكملات غذائية لتلبية حاجة الجسم المتزايدة للعنصر العشرين ولتجنب أمراض النمو. ينظم استقلاب الكالسيوم والفوسفور "الكالسيوم د3". "D3" في اسم المنتج يشير إلى وجود فيتامين د فيه وهو نادر ولكنه ضروري للامتصاص الكامل الكالسيوم.

تعليماتل "نيكوميد الكالسيوم 3"يشير إلى أن الدواء ينتمي إلى التركيبات الصيدلانية ذات التأثير المشترك. ويقال نفس الشيء عن كلوريد الكالسيوم. إنه لا يعوض نقص العنصر العشرين فحسب، بل يحفظ أيضًا من التسمم، كما أنه قادر على استبدال بلازما الدم. في بعض الحالات المرضية قد يكون هذا ضروريا.

الدواء متوفر أيضا في الصيدليات الكالسيوم حمضالاسكوربيك." يوصف هذا الثنائي أثناء الحمل والرضاعة الطبيعية. يحتاج المراهقون أيضًا إلى المكملات الغذائية.

تعدين الكالسيوم

الكالسيوم الموجود في الأطعمةوالمعادن والمركبات معروفة للبشرية منذ العصور القديمة. تم عزل المعدن في شكله النقي فقط في عام 1808. ابتسم الحظ لهمفري ديفي. استخرج عالم فيزياء إنجليزي الكالسيوم عن طريق التحليل الكهربائي للأملاح المنصهرة للعنصر. ولا تزال هذه الطريقة مستخدمة حتى يومنا هذا.

ومع ذلك، يلجأ الصناعيون في كثير من الأحيان إلى الطريقة الثانية، التي تم اكتشافها بعد بحث همفري. يتم اختزال الكالسيوم من أكسيده. يبدأ التفاعل بالمسحوق أحيانًا. يحدث التفاعل في ظل ظروف الفراغ عند درجات حرارة مرتفعة. تم عزل الكالسيوم لأول مرة بهذه الطريقة في منتصف القرن الماضي في الولايات المتحدة الأمريكية.

سعر الكالسيوم

هناك عدد قليل من منتجي معدن الكالسيوم. وهكذا، في روسيا، يتم تنفيذ الإمدادات بشكل أساسي من خلال مصنع تشابيتسك الميكانيكي. تقع في أودمورتيا. تقوم الشركة ببيع الحبيبات والنشارة والمعادن المقطوعة. ويبلغ سعر طن المواد الخام حوالي 1500 دولار.

يتم تقديم المنتج أيضًا من قبل بعض المختبرات الكيميائية، على سبيل المثال، الجمعية الكيميائية الروسية. الأحدث، عروض 100 جرام الكالسيوم. التعليقاتفدل على أنه مسحوق تحت الزيت. تكلفة الحزمة الواحدة 320 روبل.

بالإضافة إلى عروض شراء الكالسيوم الحقيقي، يتم أيضًا بيع خطط العمل لإنتاجه على الإنترنت. لحوالي 70 صفحة من الحسابات النظرية يطلبون حوالي 200 روبل. تم وضع معظم الخطط في عام 2015، أي أنها لم تفقد أهميتها بعد.

تاريخ الكالسيوم

تم اكتشاف الكالسيوم عام 1808 على يد همفري ديفي، الذي حصل عن طريق التحليل الكهربائي للجير المطفأ وأكسيد الزئبق على ملغم الكالسيوم، نتيجة عملية تقطير الزئبق الذي بقي منه المعدن، والذي يسمى الكالسيوم.في اللاتينية الجيريبدو مثل كالكسوهذا هو الاسم الذي اختاره الكيميائي الإنجليزي للمادة المكتشفة.

الكالسيوم هو عنصر من عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية الثانية من المجموعة الرابعة من الجدول الدوري للعناصر الكيميائية D.I. مندلييف عدده الذري 20 وكتلته الذرية 40.08. التسمية المقبولة هي Ca (من اللاتينية - الكالسيوم).

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

الكالسيوم هو معدن قلوي ناعم متفاعل ذو لون أبيض فضي. بسبب التفاعل مع الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، يصبح سطح المعدن باهتا، لذلك يحتاج الكالسيوم إلى نظام تخزين خاص - حاوية مغلقة بإحكام، حيث يتم ملء المعدن بطبقة من البارافين السائل أو الكيروسين.

يعتبر الكالسيوم من أشهر العناصر الدقيقة الضرورية للإنسان؛ حيث يتراوح الاحتياج اليومي منه من 700 إلى 1500 ملغم للشخص البالغ السليم، إلا أنه يزداد خلال فترة الحمل والرضاعة، ويجب أخذ ذلك بعين الاعتبار ويجب الحصول على الكالسيوم منه؛ شكل الاستعدادات.

التواجد في الطبيعة

يمتلك الكالسيوم نشاطًا كيميائيًا عاليًا جدًا، لذلك لا يوجد في الطبيعة بشكله الحر (النقي). ومع ذلك، فهو المعدن الخامس الأكثر شيوعاً في القشرة الأرضية؛ ويوجد على شكل مركبات في المواد الرسوبية (الحجر الجيري، الطباشيري) والصخور (الجرانيت)؛ ويحتوي على الكثير من الكالسيوم.

وهو منتشر بشكل كبير في الكائنات الحية؛ وقد وجد وجوده في النباتات والحيوانات والإنسان، حيث يتواجد بشكل رئيسي في الأسنان والأنسجة العظمية.

امتصاص الكالسيوم

من العوائق التي تحول دون الامتصاص الطبيعي للكالسيوم من الأطعمة تناول الكربوهيدرات على شكل حلويات وقلويات، والتي تعمل على تحييد حمض الهيدروكلوريك في المعدة، وهو ضروري لإذابة الكالسيوم. إن عملية امتصاص الكالسيوم معقدة للغاية، لذلك في بعض الأحيان لا يكفي الحصول عليها من الطعام فقط؛

التفاعل مع الآخرين

لتحسين امتصاص الكالسيوم في الأمعاء، فهو ضروري، مما يؤدي إلى تسهيل عملية امتصاص الكالسيوم. عند تناول الكالسيوم (على شكل مكملات غذائية) أثناء الأكل، يتم منع امتصاصه، لكن تناول مكملات الكالسيوم بشكل منفصل عن الطعام لا يؤثر على هذه العملية بأي شكل من الأشكال.

يوجد كل الكالسيوم الموجود في الجسم تقريبًا (من 1 إلى 1.5 كجم) في العظام والأسنان. ويشارك الكالسيوم في عمليات استثارة الأنسجة العصبية وانقباض العضلات وعمليات تخثر الدم، وهو جزء من نواة وأغشية الخلايا والسوائل الخلوية والأنسجة، وله تأثيرات مضادة للحساسية ومضادة للالتهابات، ويمنع الحماض، وينشط عدد الانزيمات والهرمونات. ويشارك الكالسيوم أيضًا في تنظيم نفاذية غشاء الخلية وله تأثير معاكس.

علامات نقص الكالسيوم

من علامات نقص الكالسيوم في الجسم ما يلي، للوهلة الأولى، أعراض غير ذات صلة:

العصبية وتدهور الحالة المزاجية.
ضربات القلب السريعة.
التشنجات وخدر الأطراف.
تباطؤ النمو والأطفال.
ضغط دم مرتفع؛
تقسيم وهشاشة الأظافر.
آلام المفاصل، وخفض "عتبة الألم"؛
الحيض الثقيل.

أسباب نقص الكالسيوم

قد تشمل أسباب نقص الكالسيوم الأنظمة الغذائية غير المتوازنة (خاصة الصيام)، وانخفاض محتوى الكالسيوم في الطعام، والتدخين والإدمان على القهوة والمشروبات التي تحتوي على الكافيين، وعسر العاج، وأمراض الكلى، وأمراض الغدة الدرقية، والحمل، والرضاعة، وانقطاع الطمث.

يتميز الكالسيوم الزائد، والذي يمكن أن يحدث مع الاستهلاك المفرط لمنتجات الألبان أو الاستخدام غير المنضبط للأدوية، بالعطش الشديد والغثيان والقيء وفقدان الشهية والضعف وزيادة التبول.

استخدامات الكالسيوم في الحياة

وقد وجد الكالسيوم تطبيقا في إنتاج اليورانيوم المعدني الحراري، في شكل مركبات طبيعية يستخدم كمادة خام لإنتاج الجبس والأسمنت، كوسيلة للتطهير (المعروف). مبيض).