Calcium

Portaal Scheikunde
Chemisch element

Stuk calcium
Naam	Calcium / calx (Latijn)
Latijn
Symbool	Ca
Atoomnummer	20
Soort	Aardalkali-metaal
Kleur	Dof grijs, zilver; met een lichtgele tint
Smeltpunt	842 ^oC
Kookpunt	1484 ^oC

Calcium is een chemisch element met het symbool Ca en atoomnummer 20 in het Periodiek Systeem van de scheikunde. Als zogeheten aardalkali-metaal is calcium een snel reagerend metaal dat bij blootstelling aan lucht een donkere oxide-nitridelaag vormt (ongeveer vergelijkbaar met roest). De eigenschappen van calcium komen nagenoeg overeen met die van strontium en barium.

Voorkomen

Het is het vijfde meest voorkomende element in de aardkorst en het derde meest voorkomende metaal, na ijzer en aluminium. De meest voorkomende calciumverbinding op aarde is calciumcarbonaat (met de formule Ca CO ₃ ), gevonden in kalksteen en overblijfselen van het vroege zeeleven in de vorm van een fossiel. Gips, anhydriet, fluoriet en apatiet zijn ook bronnen van calcium. Kalk is bekend van de kalkrotsen aan de Engelse kust en van druipsteengrotten. De naam is afgeleid van het Latijnse calx " kalk", dat in de tijd van de Romeinen al werd verkregen door het verhitten van kalksteen.

Koralen, zeeschelpen en parels zijn meestal gemaakt van calciumcarbonaat.

Calcium in erts of mineraal

Anhydriet of watervrij calciumsulfaat, is een mineraal met de chemische formule CaSO₄
Fluoriet (ook wel vloeispaat ) is de minerale vorm van calciumfluoride, CaF₂
Apatiet is een groep fosfaatmineralen, hydroxyapatiet Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂, fluorapatiet Ca₁₀(PO₄)₆F₂ en chloorapatiet Ca₁₀(PO₄)₆Cl₂
Gips is een zacht sulfaat mineraal uit calciumsulfaat dihydraat, met de chemische formule CaSO₄-2H₂O
Kalksteen is een veel voorkomende vorm van carbonaat sedimentair gesteente. Het bestaat voornamelijk uit de mineralen calciet en aragoniet, die verschillende kristalvormen zijn van calciumcarbonaat (CaCO₃).
Dolomiet is een watervrije carbonaat mineraal bestaat uit calcium- magnesium -carbonaat, formule CaMg (CO ₃) ₂
Marmer is een metamorf gesteente dat bestaat uit herkristalliseerde carbonaatmineralen , meestal calciet of dolomiet

Geschiedenis

Sommige calciumverbindingen waren in de oudheid al bekend, hoewel hun chemische samenstelling tot de zeventiende eeuw nog onbekend was. Kalk als bouwmateriaal en als gips voor beelden werd al rond 7000 voor Christus gebruikt. De eerste kalkoven dateert uit 2500 voor Christus en werd gevonden in Khafajah, Mesopotamië. Ongeveer tegelijkertijd werd het zogeheten gedehydrateerd gips (CaSO ₄ ·2H ₂ O) gebruikt in de Grote Piramide van Gizeh; dit materiaal zou later worden gebruikt voor het gips in het graf van Toetanchamon. De oude Romeinen gebruikten in plaats daarvan kalkmortels gemaakt door kalksteen te verhitten (CaCO ₃). Marmer werd voor het maken van beelden gebruikt.

In 1787 vermoedde Antoine Lavoisier dat kalk een oxide ("roest") van een chemisch element zou kunnen zijn. Zuiver calcium werd in 1808 geïsoleerd (apart gemaakt) via elektrolyse van zijn oxide door Humphry Davy, die het element de naam Calcium gaf. Calciumverbindingen worden van ouds al veel gebruikt in veel industrieën: in voedingsmiddelen en farmaceutische (geneesmiddelen) producten, voor calcium-suppletie (voedingssupplement), in de papierindustrie als bleekmiddel, als onderdeel van cement en elektrische isolatoren (stroom-onderbrekers) en bij het maken van zepen. Aan de andere kant heeft het als metaal in zuivere vorm weinig toepassingen omdat het makkelijk en snel met andere elementen reageert; toch wordt het in kleine hoeveelheden vaak gebruikt als een deel van de legering bij het maken van staal en soms als een calcium-loodlegering bij het maken van autobatterijen (accu's).

Gebruik

De belangrijkste calciumproducenten zijn China (ongeveer 10000 tot 12000 ton per jaar), Rusland (ongeveer 6000 tot 8000 ton per jaar) en de Verenigde Staten (ongeveer 2000 tot 4000 ton per jaar). Canada en Frankrijk behoren ook tot de kleinere producenten.

Calcium wordt vooral gebruikt bij de productie van staal. Het verbeterd de gietbaarheid, reinheid en algemene mechanische eigenschappen van het staal. het wordt ook in andere legeringen gebruikt, vooral in combinatie met aluminium, beryllium, koper, lood en magnesium.

Calciumsulfiet wordt gebruikt als bleekmiddel bij het maken van papier en als ontsmettingsmiddel, calciumsilicaat wordt gebruikt als versterkingsmiddel in rubber, en calciumacetaat is een bestanddeel van kalkhars en wordt gebruikt om metaalzepen en kunstmatige harsen (kleverig spul wat van nature uit b.v. dennenbomen komt) te maken.

In de vorm van calciumoxide is het de grondstof van veel bouwmaterialen zoals cement. Calciumoxide wordt ook wel ongebluste kalk genoemd. Deze stof werkt irriterend (brandend) op de huid. ENCI (Eerste Nederlandse Cement Industrie) is een Nederlandse producent van cement met vestigingen in Maastricht (tot 2020), Rotterdam, IJmuiden en Den Bosch. Zij gebruikte de calciumhoudende mergel uit Limburg als grondstof.

Biologie

Calcium is het meest voorkomende metaal en het vijfde meest voorkomende element in het menselijk lichaam. Als zogeheten elektrolyten spelen calcium-ionen een levensbelangrijke rol in de lichamelijke processen van organismen (mens en dier) en hun cellen: namelijk bij het doorgeven van signalen tussen de zenuwcellen; bij samentrekking van alle spiercellen; als meespelende factor in veel enzymen; en bij de bevruchting. Calciumionen buiten de cellen zijn belangrijk voor de eiwitvorming (opbouw van eiwitten in het lichaam) en de botvorming. Een tekort aan calcium kan leiden tot osteoporose ofwel botontkalking. Hierdoor worden botten brozer en kunnen makkelijker breken. Bij (jonge) kinderen kan het tot verschijnselen als rachitis (Engelse ziekte, O-benen) leiden.

Calcium is niet alleen belangrijk voor sterke botten maar ook voor een sterk gebit. Het kan echter alleen door het kaakbot en het gebit worden opgenomen als er voldoende vitamine D in je lichaam aanwezig is. Een tekort aan vitamine D vergroot ook de kans op cariës (gaatjes) en tandvleesontstekingen. De meeste vitamine D krijg je binnen door de zon op je huid (ook daarom is buitenspelen dus goed). Omdat 's winters de zon minder schijnt is het eventueel goed om vitamine D in te nemen (op advies van je arts). Verder zit zowel vitamine D als calcium in vette vis, vlees en eieren en volle melkproducten. Voor de aanvulling van calcium kun je ook kaas, broccoli, boerenkool, sojaproducten, abrikoos, noten en kruiden als nootmuskaat, komijn en curry eten. Alcohol, cafeïne (koffie) en zout verminderen juist de hoeveelheid calcium in je lichaam.

Teveel calcium is overigens ook niet goed; het kan nadelige bijwerkingen op de lange termijn geven, waaronder verkalking van slagaders en nierstenen. Ook bij Anorexia worden er teveel calciumzouten afgezet in het lichaam. Uiteindelijk kan dit leiden tot trombose.

Veel calciumverbindingen worden onder meer gebruikt in voedsel, als farmaceutica (schoonheidsmiddelen) en in de geneeskunde. Calcium en fosfor worden bijvoorbeeld in voedingsmiddelen aangevuld door de toevoeging van calciumlactaat, calciumdifosfaat en tricalciumfosfaat. De laatste wordt ook gebruikt als polijstmiddel in tandpasta en in maagzuurremmers. Calciumlactobionaat is een wit poeder dat wordt gebruikt als toevoeging voor geneesmiddelen. Bij het bakken wordt calciummonofosfaat als rijsmiddel gebruikt.