História, ocorrência, extração, uso e preços do cálcio

Cálcio (cálcio de cálcio germanizado) é um elemento químico com o elemento símbolo Ca e o número atômico 20. Na tabela periódica, está no segundo grupo principal ou no 2. Grupo IUPAC e, portanto, pertence aos metais alcalino-terrosos. O Cálcio ortográfico corresponde ao padrão IUPAC e é considerado técnico.

O cálcio elementar é um metal branco brilhante e prateado. Em termos de fração de massa (ppmw), é o quinto elemento mais abundante após oxigênio, silício, alumínio e ferro. Devido à sua forte reatividade, ocorre apenas quimicamente ligado como um componente de minerais. Estes incluem z. Como calcita, aragonita e dolomita em calcário, mármore e giz e gesso (sulfato de cálcio). A hidroxiapatita (fosfato de cálcio) é um componente essencial dos ossos e dentes.

História

O nome "Cálcio" deriva do latim calx. Então os romanos chamavam cal, calcário, giz e argamassa de cal (Baukalk).

O cálcio elementar ganhou pela primeira vez Humphry Davy 1808 evaporando o mercúrio do amálgama de cálcio eletrolítico.

ocorrência

No meio ambiente, o cálcio ocorre apenas na forma ligada. Uma exceção é provavelmente uma variedade de fluorita ("stinkspat") em cuja rede cristalina provavelmente o cálcio coloidal foi formado pela radiação radioativa natural. Minerais contendo cálcio, como a calcita e o gesso, estão presentes em grandes quantidades (por exemplo, nos Alpes, há características de calcário relacionadas à montanha - os Alpes do Limestone do Norte e os Alpes do Sul da Pedra Calcária).

Os compostos de cálcio são solúveis em água, pelo que a solubilidade do cálcio na água subterrânea é essencialmente determinada pelo excesso de ácido carbónico (saturação de cal). Portanto, a questão de qual composto de cálcio é estável na água subterrânea depende essencialmente do pH da água subterrânea. Calcita (Ca [CO3]) e gesso (Ca [SO4] · 2H2O) predominam como o composto de cálcio em valores de pH médio a alcalino. Em pH baixo, o cálcio ocorre como Ca2 + (alternativo Ca ++).

O principal processo de entrada de cálcio nas águas subterrâneas é o desgaste de rochas calcárias, como o calcário.

Como um componente essencial da matéria viva, o cálcio está envolvido na construção de folhas, ossos, dentes e conchas. Além do K + e do Na +, o Ca2 + desempenha um papel importante na transmissão de estímulos nas células nervosas e musculares. Mas os íons de cálcio também desempenham um papel importante na transdução de sinal em outras células.

Propriedades

O cálcio é mais suave que o chumbo, mas não pode ser cortado com uma faca. No ar, isso começa rapidamente. Reage violentamente com a água para formar hidróxido de cálcio e hidrogênio. No ar queima-se ao óxido de cálcio e - ligeiramente - nitreto de cálcio. O cálcio finamente distribuído é auto-inflamável (pirofórico).

O cálcio pertence aos metais alcalino-terrosos. Existe em compostos químicos quase exclusivamente no número de oxidação + 2.

Herstellung

O metal é produzido sob vácuo, reduzindo a cal queimada (óxido de cálcio) com pó de alumínio a 1200 ° C. Embora o alumínio tenha uma menor reatividade e entalpia do que o cálcio, o equilíbrio da reação

Embora este processo esteja quase inteiramente no lado esquerdo desta equação, esse processo de fabricação funciona porque o cálcio resultante evapora constantemente a essa temperatura e, portanto, desaparece do equilíbrio. A purificação é realizada por destilação do cálcio.

Usar

cálcio metálico é utilizado como um agente redutor na metalurgia para a produção de metais, tais como tório, vanádio, zircónio, ítrio e outros metais de terras raras, como um agente redutor, na produção de aço e de alumínio, como um elemento de liga de alumínio, berílio, cobre, chumbo e ligas de magnésio e como material de partida para a produção de hidreto de cálcio.

O uso técnico de cálcio é principalmente em forma vinculada.

Calcário (predominantemente carbonato de cálcio, CaCO3) e dolomita (CaMg (CO3) 2) são duas das matérias-primas mais importantes na indústria atual:

Agente de escória na produção de aço. Consumo é 0,5 toneladas de calcário por tonelada de aço
Material de partida para a produção de cal viva
Giz como enchimento para plásticos, por exemplo PVC. O objetivo é melhorar a rigidez e a resistência ao impacto e reduzir o encolhimento. A também maior condutividade térmica permite traços mais altos durante a extrusão.
O carbonato de cálcio de grão fino serve como um preenchedor de papel de alta qualidade e livre de madeira
Cal finamente moída ou dolomita é usada como fertilizante de cal na agricultura e silvicultura ou como cal de alimentação na criação de animais.

O sulfato de cálcio (gesso) é usado como material de construção.

O carboneto de cálcio é usado como matéria-prima para sínteses químicas e para a produção de fertilizantes cianamídicos e, no passado, para a síntese de acetileno (etino), portanto o carboneto de cálcio é mais corretamente chamado de acetileto de cálcio.

Cloreto de cálcio é altamente higroscópico. É, portanto, usado como um agente de secagem, descongelamento de sal e no concreto como acelerador de ajuste.

prova

Além da chama laranja-avermelhada, os cátions de cálcio, cálcio, estrôncio e bário são detectados com ácido sulfúrico ou solução de sulfato de amônio. Esta reacção de detecção produz precipitados brancos insolúveis em ácido. Mesmo com ânions de carbonato, oxalato e dicromato, podem ser produzidos precipitados de vários graus de solubilidade. Sua investigação mais detalhada, então, permite a distinção dos cátions de metais alcalino-terrosos (ver sob separação de cátions e grupo carbonato de amônio).

Na análise de rotina (química clínica, química ambiental, química da água), o cálcio é quantificado até o nível de traço pela fotometria de chama. O limite de quantificação é 100 μg / l. Em concentrações mais altas, a titulação com EDTA contra o Eriocromo Preto T também é possível. Para a determinação gravimétrica do cálcio, é precipitado com oxalato e calcinado a 600 ° C para se obter a forma de pesagem do carbonato de cálcio.

Pré-Analítica

A concentração de cálcio é determinada em diagnósticos laboratoriais de rotina no sangue e na urina. O cálcio é um parâmetro importante no diagnóstico do metabolismo ósseo e do cálcio. Como amostra de sangue, tanto soro como plasma heparinizado podem ser usados; Por conseguinte, a concentração de cálcio no sangue é referida resumidamente como cálcio sérico ou cálcio do plasma. Deve notar-se no plasma que não é utilizado anticoagulante de ligação ao cálcio (tal como citrato ou EDTA). Muito tempo uma estase da veia antes da coleta de sangue pode levar a valores incorretamente elevados.

Analytik

De cálcio no sangue a 50% como Ca2 iões + para 35% de proteínas (albumina, globulinas) e ligados 15% complexados (bicarbonato, lactato, citrato, fosfato) antes. O nível de soro de movimentos de cálcio, dentro de limites estreitos de uma cálcio total normal da 2,2 para 2,6 mmol / L (9 para 10,5 mg / dL) e um cálcio ionizado normal do 1,1 para 1,4 mmol / L (4,5 para 5,6 mg / dL). Os efeitos biológicos do cálcio são determinados pela disponibilidade de íons cálcio livres, razão pela qual o cálcio ionizado é crucial.

A concentração total de cálcio (cálcio total) no sangue depende da concentração de albumina e deve ser corrigida em conformidade. Alternativamente, a concentração de cálcio ionizado é medida diretamente. O cálcio total no soro é determinado por espectrometria de absorção ou espectrometria de emissão atómica com chama. As propriedades físicas do cálcio são exploradas.

O cálcio ionizado é determinado com eletrodos íon seletivos.

Interpretação

A concentração de cálcio é extremamente rigidamente controlada no corpo. Um aumento na concentração de cálcio é chamado hipercalcemia, uma concentração diminuída de cálcio é chamada hipocalcemia. Causas e sintomas específicos podem ser encontrados lá.

Os valores exatos dependem do método de medição, razão pela qual o valor de referência dado pelo laboratório é decisivo. Em crianças, os valores são ligeiramente superiores aos dos adultos.

Funções no organismo humano

O cálcio é um elemento quantitativo (definição: elemento com mais de 50 mg por kg de peso corporal) e, portanto, não pertence aos oligoelementos. Com um estoque de 1 para 1,1 kg, o cálcio é o mineral mais abundante no organismo humano. 99% do cálcio presente no corpo estão ligados no osso (cerca 90%) e os dentes - o composto de hidroxiapatite rico em cálcio (Ca5 (PO4) 3 (OH)) dá-lhes estabilidade e resistência. Ao mesmo tempo, os ossos servem como armazenamento de cálcio - em caso de deficiência de cálcio, uma parte pode ser liberada dos ossos e disponibilizada para outras tarefas. A descalcificação óssea, a osteoporose, ocorre principalmente em idosos. Uma ingestão aumentada de cálcio de cerca de 1 g / dia contribui para a prevenção da osteoporose (terapia DVO básica).

Dentro das células, o cálcio desempenha um papel fundamental na excitação do músculo e do nervo, no metabolismo do glicogênio, na divisão celular e na ativação de algumas enzimas e hormônios. Como Setsuro Ebashi provou pela primeira vez, apenas o influxo de íons de cálcio nas células musculares leva a uma contração da musculatura. Fora das células, o cálcio está envolvido na coagulação do sangue e na manutenção das membranas celulares. O soro sanguíneo deve estar sempre numa concentração de 2,1 para 2,6 mmol / l de cálcio, com cerca de 1 para 1,5 mmol / l na forma ionizada. É regulado pelos hormônios calcitriol, calcitonina e paratormônio. Apenas 0,1% do cálcio do corpo se encontra no espaço extracelular, dos quais 30 está ligado às proteínas para 55%, 5 para 15% estão na forma de complexos antes de (por exemplo. Tal como hidrogenocarbonato de cálcio, citrato de cálcio, sulfato de cálcio, fosfato de cálcio ou lactato de cálcio). Apenas cerca de 50% de cálcio extracelular está presente na forma livremente ionizada e, portanto, biologicamente ativa. Os sintomas de hipocalcemia ocorrem apenas na ausência deste teor de cálcio ionizado.

Gravação

Nem todo o cálcio, que é absorvido pela comida, é absorvido no estômago. Os seres humanos absorvem aproximadamente 30% de cálcio na dieta, mas essa porcentagem varia com a dieta. Outros fatores também influenciam a absorção de cálcio. A eficiência da absorção diminui com o aumento da ingestão de cálcio. Em lactentes e crianças em crescimento, a taxa de absorção é de até 60%, uma vez que requerem muito cálcio para a formação óssea. A taxa de absorção cai para 15 a 20% em adultos, com uma demanda crescente por mulheres na gravidez.

Grupos de risco para ingestão inadequada de cálcio são mulheres jovens, mulheres grávidas, mulheres que amamentam e idosos.

O pré-requisito para o cálcio ser absorvido pelo organismo em grandes quantidades é um suprimento adequado de vitamina D3. O fornecimento simultâneo de ácido oxálico e ácido fítico e seus sais (oxalatos, fitatos) reduz a absorção de cálcio. O cálcio é excretado através da urina, pelo qual, entre outras coisas, uma alta ingestão de proteínas, sal de cozinha, café ou álcool aumenta a excreção de cálcio.

O perfil específico de aminoácidos - especialmente de aminoácidos contendo enxofre - determina o efeito calciurético (excreção de cálcio através da promoção dos rins) das proteínas da dieta. Sulfatos formados no metabolismo a partir desses aminoácidos aumentam a acidez da urina, o que resulta em grandes quantidades de cálcio sendo secretadas na urina. Os aminoácidos contendo enxofre são encontrados tanto em alimentos de origem animal como em plantas alimentícias, por exemplo cereais.

fontes de cálcio

Níveis aproximados de cálcio em mg por alimento 100 g (conteúdo consumível):

• semente
• Papoula: 2500 mg
• Sementes de cânhamo: 144 para 954 mg
• Gergelim: 800 mg
• Amêndoas, avelãs e amaranto: 200 a 250 mg
• Castanha do Brasil: 170 mg
• Soja cozida: 70 mg
• Farinha de aveia e sementes de girassol: 50 mg
• produtos lácteos
• queijo
• Queijo duro: 1100 mg a 1300 mg
• Queijo fatiado: 500 mg a 1100 mg
• Queijo mole: 300 mg a 500 mg
• Leite, iogurte e kefir: 100 mg a 150 mg
• Whey: 70 mg a 100 mg
• vegetal
• Urtigas: 360 mg
• Couve, salsa: 200 mg a 250 mg
• Agrião, dente de leão e foguete: 150 mg a 200 mg
• Repolho chinês, erva-doce, brócolis, rábano: 100 mg a 150 mg
• Aipo branqueador: 80 mg
• Beterraba: 20 mg
• frutas
• Figos secos: 250 mg
• Bananas: 8 mg
• Pão integral: 50 mg
• Água mineral: 2 mg a> 50 mg

Riscos para a saúde

Em contraste com a saúde renal, um paciente em diálise não pode excretar excesso de cálcio através da urina, e o osso geralmente não absorve o cálcio oferecido. Portanto, existe o risco de que o cálcio se estabeleça em vasos e tecidos moles. O carbonato de cálcio, usado como aglutinante de fosfato, pode contribuir para a calcificação cardiovascular. Um estudo de dois anos da 2004 mostrou uma correlação consistente entre o consumo de carbonato de cálcio e arteriosclerose progressiva em pacientes em hemodiálise.

No ano 2010 Bolland publicou, entre outros, no British Medical Journal uma meta-análise, que afirma que as preparações de cálcio sem colecalciferol (vitamina D3) aumentam o risco de ataque cardíaco em até 30%. Este efeito deve ocorrer de forma dose-dependente a partir de uma suplementação diária de 500 mg cálcio sem vitamina D3. Golpes e mortes também aumentaram no grupo de suplemento de cálcio. Este trabalho tem sido criticado por sua metodologia. Nos dados apresentados por Bolland et al., A Comissão de Drogas da Associação Médica Alemã não reconheceu evidências suficientes de um aumento do risco de ataque cardíaco do uso de suplementos de cálcio. Em uma declaração, a Comissão também apontou que o uso exclusivo de cálcio na meta-análise para a correção de um distúrbio metabólico osteoporótico sem administração adicional de vitamina D3 não é recomendado nas diretrizes atuais da Alemanha. Por outro lado, os benefícios da substituição combinada de cálcio e vitamina D3 para a prevenção de fraturas são limitados e dependentes de fatores como a ingestão de cálcio na dieta, concentrações séricas de vitamina D, idade, cuidados domiciliares de enfermagem e risco inicial de fratura. Não existem dados significativos demonstrando que a suplementação de cálcio é benéfica em pessoas em cuidados normais de cálcio e vitamina D3. Por outro lado, efeitos negativos como aumento do risco de pedras nos rins podem ser demonstrados. Suplementos de cálcio, portanto, não podem ser geralmente recomendados. Pelo contrário, seria necessário identificar grupos de risco que possam se beneficiar de cálcio adicional. A ingestão total de cálcio (dieta mais suplemento) deve ser 1000 para 1500 mg, de acordo com a Comissão.

Também estudos do ano 2013 apontam para um aumento da mortalidade através de uma substituição excessiva de cálcio. Um estudo sueco mostra que mulheres que foram desnecessariamente substituídas por cálcio, apesar de receberem cálcio suficiente na dieta, tiveram um aumento na mortalidade. Nos homens, outro estudo encontrou um risco aumentado de reposição cardiovascular de cálcio.

Dois estudos de coorte prospectivos mostraram que o consumo de doses de cálcio> 2000 mg por dia está associado a um risco aumentado de câncer de próstata. Dois outros estudos de coorte prospectivos não encontraram associação para doses de cálcio de 1330 e 1840 mg por dia. Suspeita-se que uma produção deficiente de vitamina D3 seja o pano de fundo para o risco aumentado. A alta ingestão de cálcio diminui a produção de colecalciferol do próprio corpo, e estudos pré-clínicos mostraram vários efeitos potencialmente benéficos da vitamina no câncer de próstata. Não está claro até que ponto o consumo de cálcio em relação ao consumo de gordura (de leite e laticínios) contribui para o risco.

Conexões

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• Carbonato de cálcio, calcário, mármore
• Óxido de cálcio, cal virgem
• Hidróxido de cálcio, cal apagada
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• Calciumdinatriumethylendiamintetraacetat
• bromato de cálcio

Preços, gráficos e cursos históricos

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