Calcio

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Calcio

El calcio es un elemento químico identificado con el símbolo Ca y el número atómico 20 del grupo 2 de la Tabla Periódica. Es un metal trimorfo, alcalinotérreo, de color blanco plateado, más blando que el aluminio y menos duro que el sodio. Es menos reactivo químicamente que los metales alcalinos.

Historia

La palabra calcio deriva del latín "calx" que significa cal al que se añadió el sufijo –um.

Algunos compuestos de calcio como la piedra caliza, la cal y el yeso se conocen desde la antigüedad. De hecho, los romanos ya preparaban cal ya en el siglo I. 

Sin embargo, la piedra caliza no fue identificada como un elemento por derecho propio hasta 1808, luego de que Jöns Jacob Berzelius y Magnus Martin Pontin crearan una amalgama de calcio por electrólisis de cal en mercurio, y posteriormente,  químico británico Humphry Davy, lograra aislar el metal impuro.el

Características y propiedades

  • El calcio es un metal grisáceo bastante duro.
  • Tiene tres formas (trimorfo).
  • Es dúctil y maleable.
  • A diferencia de los metales alcalinos, el calcio no provoca quemaduras en la piel.
  • Es menos reactivo químicamente que los metales alcalinos y los metales alcalinotérreos.

Propiedades químicas

  • Cuando se expone a las llamas, el calcio se quema con una llama que va del amarillo al rojo.
  • Cuando se expone al aire, se cubre con una capa protectora de nitruro y óxido.
  • Puede reaccionar violentamente con el agua: desplaza el hidrógeno de la molécula para formar hidróxido de calcio Ca (OH) 2.

Propiedades físicas

  • Estado ordinario: Sólido
  • Punto de fusión: 842°C
  • Punto de ebullición: 1.484°C
  • Masa atómica: 40.078u
  • Radio atómico: 180 hs
  • Estados de oxidación: 0, +2

Compuestos de calcio

Todos los compuestos de calcio son de naturaleza iónica:

  • El carbonato de calcio, de fórmula CaCO3, comprende iones de calcio así como iones de carbonato de fórmula CO32- . Es poco soluble en agua y se encuentra en piedra caliza, yeso o mármol.
  • El fosfato de calcio, de fórmula Ca 3 (PO 4) 2, es un sólido en el que se asocian iones calcio e iones fosfato de fórmula PO 4 3- . El fosfato de calcio es el componente principal de los huesos y los dientes.
  • El óxido de calcio de fórmula CaO, también llamado "cal viva", es un compuesto que se puede obtener calcinando carbonato de calcio. Se disuelve en agua formando "agua de cal".
  • El hidróxido de calcio, de fórmula Ca (OH) 2, combina iones de calcio con iones de hidróxido de fórmula HO –. En solución acuosa, forma agua de cal que se puede utilizar para la prueba de identificación de dióxido de carbono.

Este último forma iones de carbonato en un medio básico y se precipita, formando carbonato de calcio blanquecino que enturbia la solución e indica que la prueba es positiva. También es un aditivo alimentario asociado al E526 utilizado como corrector de acidez en determinados alimentos.

Usos

El calcio se utiliza como agente reductor para la extracción de metales (torio, uranio, circonio). Para eliminar el bismuto presente en el plomo, a veces se usa calcio junto con magnesio.

La cal se utiliza principalmente en la construcción, albañilería, especialmente para revestimientos. El yeso, o sulfato de calcio hidratado (CaSO 4 2 H 2 O), es el principal constituyente del yeso una vez endurecido.

El aluminato de calcio (Al 2 O 3 .3CaO) se utiliza en la preparación de morteros  refractarios. El carburo de calcio CaCl 2 se usa a veces para quitar la nieve como reemplazo del cloruro de sodio. En cuanto a la aleación calcio-silicio, se encuentra en la industria siderúrgica.

Fuentes

El calcio es el quinto elemento y el tercer metal más presente en la corteza terrestre, de la cual constituye el 3%, con una distribución amplia en casi todas las superficies.

Este elemento nunca se encuentra en estado puro en la naturaleza, pero, reduciendo sus iones, después de una operación de calcinación de la piedra caliza CaCO 3, es posible obtener calcio metálico.

En alimentos

El calcio está presente en muchos alimentos de consumo común por lo seres humanos:

  • Productos lácteos: son la principal fuente de calcio dietético en los países occidentales. Puede ser absorbido por el tracto intestinal al 30% pero aumenta la excreción urinaria de calcio. El consumo excesivo puede producir una hipercalcemia transitoria, es decir una concentración plasmática de calcio demasiado elevada, lo que puede provocar una inhibición de la síntesis de vitamina D.
  • Almendra.
  • Pistacho.
  • Vegetales de hoja verde.
  • Yema.
  • Pescado.

Producción

El calcio se puede producir por electrólisis del fluoruro de calcio. Pero es más comúnmente producido por reducción al vacío de cal, un óxido de calcio con la fórmula CaO, por polvo de aluminio, esto se llama aluminotermia de cal.

Para ello, se introducen en un horno pellets compuestos por una mezcla de cal y polvo de aluminio, calentados eléctricamente o utilizando un combustible fósil. Luego se forma calcio durante la reacción en forma de vapor que se recupera a través de un circuito de succión que creará un vacío en el horno.

Por último se deposita en un capacitor, donde se puede obtener un residuo después de la reacción: aluminato de calcio.

Importancia fisiológica

Aproximadamente el 99% del calcio del cuerpo se almacena en los huesos, pero el calcio también se encuentra dentro de las células (especialmente en las células musculares) y en la sangre. El calcio es esencial para los siguientes procesos:

  • Formación de huesos y dientes.
  • Contracción de los músculos.
  • Funcionamiento normal de muchas enzimas.
  • Coagulación sanguínea.
  • Latidos normales del corazón.

El cuerpo controla con precisión la cantidad de calcio en las células y la sangre. El calcio pasa de los huesos a la sangre cuando es necesario para mantener un nivel constante de calcio en la sangre.

En caso de ingesta insuficiente de calcio, se moviliza el exceso de calcio de los huesos, lo que los debilita. Esto puede causar osteoporosis. Para mantener un nivel normal de calcio en la sangre sin debilitar los huesos, se deben consumir al menos 1000 a 1500 mg de calcio por día.

El nivel de calcio en la sangre está regulado principalmente por dos hormonas: Parathormona y Calcitonina.

La hormona paratiroidea es producida por las cuatro glándulas paratiroides, ubicadas detrás de la tiroides en el cuello. Cuando el nivel de calcio en la sangre disminuye, las paratiroides producen más hormona paratiroidea. Cuando aumenta el nivel de calcio en la sangre, las paratiroides producen menos hormonas. La hormona paratiroidea realiza las siguientes funciones:

  • Estimula la liberación de calcio en la sangre desde los huesos.
  • Disminuye la eliminación de calcio en la orina por los riñones
  • Estimula la absorción de calcio por el tracto digestivo
  • Estimula la activación de los riñones de la vitamina D, que a su vez aumenta la capacidad del tracto digestivo para absorber calcio.

La calcitonina es producida por ciertas células de la tiroides. Disminuye los niveles de calcio en la sangre al ralentizar, pero solo levemente, la descomposición de los huesos.

Muy poco calcio en la sangre se llama hipocalcemia. Demasiado calcio en la sangre se llama hipercalcemia.

Riesgos de deficiencia

Los signos de deficiencia de calcio solo se manifiestan cuando se producen cambios a medio y largo plazo a nivel óseo: trastornos relacionados con defectos en la mineralización del tejido osteoide (raquitismo en niños y osteomalacia en adultos) o pérdida excesiva de sustancia ósea (osteoporosis en los ancianos).

  • La osteomalacia el raquitismo son patologías ligadas a la falta de acumulación de elementos minerales en el esqueleto como el calcio. Estas causan dolor óseo y muscular, así como deformidades óseas.
  • La osteoporosis resulta de una acentuación patológica del envejecimiento del hueso y se caracteriza por una masa ósea muy baja y una ruptura de la estructura ósea. Sus manifestaciones más conocidas son la compresión vertebral, las fracturas de muñeca y las fracturas de cadera (cuello femoral).

A largo plazo, la ingesta excesiva de calcio puede provocar, en sujetos sensibles, hipercalciuria, por lo tanto, urolitiasis y nefrocalcinosis, riesgo que puede aumentar en caso de hipervitaminosis D.

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