کلسیم

پتاسیم → کلسیم ← اسکاندیم Mg ↑ Ca ↓ Sr 20Ca جدول تناوبی
ظاهر
Dull gray, silver Spectral lines of Calcium
ویژگی‌های کلی
نام, نماد, عدد	کلسیم, Ca, 20
تلفظ به انگلیسی	/ˈkælsiəm/ KAL-see-əm
نام گروهی برای عناصر مشابه	فلزات قلیایی خاک
گروه، تناوب، بلوک	۲, ۴, s
جرم اتمی استاندارد	40.078 g·mol−۱
آرایش الکترونی	[Ar] 4s2
الکترون به لایه	2, 8, 8, 2 (تصویر)
ویژگی‌های فیزیکی
حالت	جامد
چگالی (نزدیک به r.t.)	1.55 g·cm−۳
چگالی مایع در m.p.	1.378 g·cm−۳
نقطه ذوب	1115 K, 842 °C, 1548 °F
نقطه جوش	1757 K, 1484 °C, 2703 °F
گرمای هم‌جوشی	8.54 kJ·mol−1
گرمای تبخیر	154.7 kJ·mol−1
ظرفیت گرمایی	25.929 J·mol−۱·K−۱
فشار بخار
فشار (پاسکال) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱k ۱۰k ۱۰۰k دما (کلوین) 864 956 1071 1227 1443 1755
ویژگی‌های اتمی
وضعیت اکسید شدن	+2, +1 (strongly basic oxide)
الکترونگاتیوی	1.00 (مقیاس پاولینگ)
انرژی‌های یونیزه شدن (more)	1st: 589.8 kJ·mol−1
	2nd: 1145.4 kJ·mol−1
	3rd: 4912.4 kJ·mol−1
شعاع اتمی	197 pm
شعاع کووالانسی	176±10 pm
شعاع واندروالانسی	231 pm
متفرقه
ساختار کریستالی	face-centered cubic
مغناطیس	diamagnetic
مقاومت الکتریکی	(20 °C) 33.6 nΩ·m
رسانایی گرمایی	(300 K) 201 W·m−1·K−1
انبساط گرمایی	(25 °C) 22.3 µm·m−1·K−1
سرعت صوت (سیم نازک)	(20 °C) 3810 m/s
مدول یانگ	20 GPa
مدول شیر	7.4 GPa
مدول باک	17 GPa
نسبت پواسون	0.31
سختی موس	1.75
سختی برینل	167 MPa
عدد کاس	7440-70-2
پایدارترین ایزوتوپ‌ها
مقاله اصلی ایزوتوپ‌های کلسیم
iso NA نیمه عمر DM DE (MeV) DP 40Ca 96.941% 40Ca ایزوتوپ پایدار است که 20 نوترون داردs 41Ca trace 1.03×105 y ε - 41K 42Ca 0.647% 42Ca ایزوتوپ پایدار است که 22 نوترون داردs 43Ca 0.135% 43Ca ایزوتوپ پایدار است که 23 نوترون داردs 44Ca 2.086% 44Ca ایزوتوپ پایدار است که 24 نوترون داردs 45Ca syn 162.7 d β− 0.258 45Sc 46Ca 0.004% >2.8×1015 y β−β−  ? 46Ti 47Ca syn 4.536 d β− 0.694, 1.99 47Sc γ 1.297 - 48Ca 0.187% >4×1019 y β−β−  ? 48Ti

کلسیم از عنصرهای شمیایی جدول تناوبی است. نشانه کوتاه آن Ca و عدد اتمی آن ۲۰ است.

§در طبیعت و بدن انسان

طبیعت: به لحاظ فراوانی، کلسیم موجود در پوسته زمین بین کلیه عناصر دارای مقام پنجم و در میان فلزات دارای مقام سوم است. ترکیبات کلسیم ۶۴/۳ ٪ از پوسته زمین را تشکیل می‌دهد. بلورهای سفید کلسیم، در دمای C˚۸۱۰ ذوب می‌شوند و فلز کلسیم در آب و اسید محلول بوده و هیدروکسید و نمک تولید می‌نماید. بدن انسان: این عنصر فراوان‌ترین ماده کانی موجود در بدن است. بدن انسان تقریباً۱kg کلسیم دارد. البته در افراد مختلف بااستخوان بندی متفاوت این میزان متفاوت است. بیشتر کلسیم دراستخوانها و دندانها وجود دارد و کمبود آن موجب پوکی استخوان می‌شود. تنها۱ ٪ آن در بقیه بدن موجود است که همین ۱٪ اعمال زیادی انجام می‌دهد مثلاً انقباض ماهیچه‌های ما بسته به وجود کلسیم است.

§جذب وانتقال

جذب آن در خون به صورت یون کلسیم واز دیواره روده صورت می‌گیرد. عامل افزایش جذب کلسیم ویتامین D است، به همین دلیل قرصهای مکمل کلسیم معمولاً دارای ویتامین D نیز می‌باشد. بنابراین اگر منابعی را که دارای این ۲ ماده‌است مصرف کنید کلسیم موجود در آنها بهتر جذب می‌شود. در صورتی که در غذا ماده‌ای به نام اگزالات باشد، جذب کلسیم آن کاهش می‌یابد و به همین دلیل است که کلسیم اسفناج و چغندر، به خوبی کلسیم شیر جذب نمی‌شود. اسید فیتیک موجود درسبوس گندم نیز جذب Ca را کاهش می‌دهد ولی این مسأله زمانی اثر گذار است که مصرف آن بسیار زیاد باشد، مثل گیاهخواران مطلق. دریافت کلسیم کافی، آثار مثبتی در کاهش فشار خون افراد مبتلا به فشار خون دارد. تنظیم میزان کلسیم بدن، برعهده هورمونهایی است که از غده تیروئید ترشح می‌شوند.

§عملکرد کلسیم در بدن

کلسیم فعالیتهای زیادی رادربدن برعهده دارد از جمله:

• ضربان قلب را تنظیم می‌نماید.
• در تنظیم کار سیستم اعصاب بدن به خصوص درانتقال تحریکات عصبی نقش اساسی دارد.
• کلسیم عامل استحکام استخوان هااست. کلسیم کافی باید در غذای نوجوانان قبل از بلوغ وجودداشته باشد تااستخوانها تراکم مناسبی بیابندو درسالمندی به پوکی استخوان مبتلا نشوند.
• کلسیم برای انقباض عضلات ضروری است و تا کلسیم وجود نداشته باشد حرکت امکان‌پذیر نیست.
• بی خوابی را کاهش می‌دهد.
• در متابولیسم آهن بدن مؤثر است.
• کلسیم در یکی از مراحل انعقاد خون دخیل است.

§میزان مناسب کلسیم برای هر فرد

متوسط میزان مناسب کلسیم به میلی گرم

• نوزادان تا سن ۳ سال = ۴۰۰
• کودکان ۴ تا ۶ سال سن =۷۰۰
• کودکان ۷ تا ۱۰ سال سن = ۸۰۰
• مردان نوجوان و بالغ = ۱۰۰۰
• زنان نوجوان و بالغ = ۱۰۰۰
• زنان حامله= ۱۳۰۰
• زنان شیرده = ۱۳۰۰

در صورت وجود بیماری‌های همراه مانند بیماری روماتیسمی و یا مصرف بعضی از داروها مانند کورتیکواستروئیدها نیاز به کلسیم و ویتامین D افزایش میابد که دوز مورد نیاز باید با نظر پزشک معالج تعیین شود.

مصرف میزان مناسب کلسیم در رژیم روزانه غذایی و همچنین انجام ورزش‌هایی مانند قدم زدن و دویدن و آئروبیک مخصوصا در سنین جوانی بهترین روش برای افزایش تراکم و استحکام استخوان‌ها می‌شود و از ابتلا به پوکی استخوان جلوگیری می‌کند.

§عوارض کمبود کلسیم

عوارض کمبود کلسیم در کودکان بیماری راشیتیسم، در میانسالان استئومالاسی، ودر بزرگسالان استئوپروز است. این بیماری‌ها دراثر کمبود ویتامین D بروز می‌کنند، پس اگرخواستاراستخوانهای محکمی هستید، بهتر است مراقب مصرف ویتامین D هم باشید. کمبود شدید کلسیم، انقباض شدید عضلات به حالت کزاز را به دنبال دارد که ابتدا به صورت گرفتگی عضلات دیده می‌شود. البته این حالت کمتر رخ می‌دهد وآنچه ما بیشتر از کمبود کلسیم دیده‌ایم، پوک شدن استخوانها در سنین بالا است که برای جلوگیری ازآن بایداز نوجوانی به فکرخود باشیم.
کلسیم از راه پوست هم به هدر می‌رودو فعالیت زیاد در حرارت بالا و تعرق زیاد، دفع پوستی کلسیم راافزایش می‌دهد. چرا که دراثر بالا رفتن سن، درد استخوان، راحت شکسته شدن و دیر جوش خوردن استخوان‌ها گریبان گیرمان می‌شود. میزان مورد نیاز کلسیم روزانه ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ میلی گرم است.
برای جلوگیری ازابتلاء به استئوپروز، باید دریافت کلسیم و ویتامین D درحداستاندارد باشد. نباید سیگار بکشیم. نباید چای و قهوه بیش از حد مصرف کنیم. نباید دیورتیک (داروهای مدر) بیش از حد مصرف کنیم. باید بیشتر خودرادر معرض نور خورشید قرار دهیم تا ویتامین D درزیر پوستمان تولید شود. درهر سنی که هستیم ورزش کنیم، چراکه کم تحرکی موجب پوکی استخوان‌ها می‌شود. مصرف کافی منابع ویتامین D رانیز فراموش نکنیم.

§منابع کلسیم

منابع کلسیم در پهنه زمین گسترده بوده و در هر یک از سرزمینها بوفور یافت می‌شود. این عنصر در حیات گیاهی و جانوری دارای نقش حیاتی بوده و در استخوانها و دندانها و پوسته تخم مرغ، انواع مرجانها و بسیاری از خاکها وجود دارد. همچنین کلرید کلسیم در حدی به گستردگی ۱۵/۰٪ در آب دریا وجود دارد. ذکر این نکته ضروری به‌نظر می‌رسد که آهک (اکسید کلسیم) ماده شناخته شده‌ای است که از قدیم‌الایام در مورد یونان باستان از آن بعنوان ملات در ساختمانها استفاده می‌شده‌است. کلسیم در ترکیب پوسته زمین به مقدار ۳۶۳۰۰ گرم در تن وجود دارد این عنصر به حالت آزاد یافت نمی‌شود، بلکه به شکل ترکیب‌های مختلف در کانی‌ها و به صورت محلول در ساختمان جانوران و گیاهان شرکت می‌کند. کانی‌های حائز اهمیت کلسیم عبارتند از: دولومیت، گیبس و آپاتیت.

§تهیه واستخراج

در صنعت، فلز کلسیم را می‌توان از الکترولیز کلسیم کلرید و مخلوط فلوئورید و پتاسیم کلرید تهیه نمود. در این روش، از صفحه‌های زغالی به عنوان آند و از میله‌های آهن به عنوان کاتد استفاده می‌شود. در مقیاسی کوچکتر می‌توان آهک را با فلز آلومینیوم در خلا احیا نموده و متعاقب آن، عمل را بوسیله منظور بازیافت فلز کلسیم ادامه داد. بعلاوه کلسیم کلرید که عبارت از یک ماده اولیه‌است را می‌توان یا بوسیله اثر اسیدکلریدریک پر ماده معدنی کربناته و یا بعنوان ضایعات در فرایند solvay تهیه کرد.

§تجربه و شناسایی

از نظر کیفی، وجود کلسیم را می‌توان یا بوسیله تشکیل کربنات نامحلول آن، و یا بوسیله مشتعل نمودن آن شعله یک مشعل که ایجاد رنگ قرمز درخشان می‌نماید، تشخیص داد. از نظر کمی، کلسیم را بعد از جداکردن از سایر فلزهای قلیایی خاکی، به روش‌های کرومات- سولفات و یا اتر- الکل، از آمونیوم، اگزالات استفاده می‌کنند که کلسیم به شکل کلسیم اگزالات رسوب نموده و سپس این رسوب را توزین می‌نمایند. اگزالات مورد نظر را نیز یا می‌توان بوسیله اشتعال به اکسید و یا با استفاده از محلولهای استاندارد شده پرمنگنات پتاسیم اکسیده نمود.

§خواص شیمیایی

کلسیم به صورت جامد

کلسیم عنصری است که نسبت به فلزات قلیایی و سایر فلزات قلیایی خاکی از قدرت فعالیت کمتری برخوردار است. مانند بریلیم و آلومینیوم، و برخلاف فلزات قلیایی، این عنصر بر حسب سوختگی در پوست نمی‌گردد. باید توجه داشت که در هوا لایه نازکی از اکسید و نیترید بر روی کلسیم تشکیل می‌شود که می‌تواند آن را از اثرات بعدی هوا مصون نگاه دارد، لکن در درجه حرارت بالا این عنصر در هوا سوخته و تشکیل مقدار زیادی نیترید می‌دهد. کلسیم تجارتی به آسانی با آب و اسیدها واکنش نموده تولید هیدروژنی می‌نماید که حاوی مقدار قابل ملاحظه‌ای از گاز آمونیاک وهیدروکربنها، بعنوان ناخالصی می‌باشد. از حکیم، می‌توان بعنوان یک عامل آلیاژ کننده برای فلزات حاوی آلومینیوم به منظور حذف بیسموت از سرب و بعنوان کنترل کننده کربن گرافیتی، در چدن استفاده کرد. از طرف دیگر می‌توان از این فلز بعنوان عاملی برای حذف اکسیژن درکارخانجات فولاد و بعنوان عامل احیا کننده در تهیه فلزاتی مانند کروم، زیرکونیم و اورانیم و بعنوان یک ماده جداکننده برای مخلوط گازهای نیتروژن و آرگون استفاده نمود. ضمناً زمانیکه کلسیم، به آلیاژهای منیزیم افزوده شود (۲۵/۰٪)، ساختمان آنها را تصفیه وموجب کاهش تمایل آتش گیریهای آنها می‌شود.

§کلسیم در بیوسفر (زیست کره)

کلسیم جزء ساختمانی و ثابت کلیه گیاهان بوده و بصورتهای جزء ساختمانی و یون فیزیولوژیکی توامان یافت می‌شود. مضافاً یون کلسیم قادر است اثرات سمی یونهای پتاسیم، سدیم و منیزیم را بلا اثر نماید. کلسیم بدلیل وجود در خاک قادر است بر قلیائیت آن اثر ومتعاقب آن در رویش گیاهان تاثیر داشته باشد. این عنصر در ساختمان بدن حیوانات (در بافتهای نرم)، مایعات میان بافتی و اسکت بندی یافت می‌شود. استخوانهای مهره داران حاوی کلسیم، بصورت فلوئورید کلسیم، کربنات کلسیم و فسفات کلسیم می‌باشد همچنین کلسیم ذاتاً در بسیاری از وظائف بیولوژیکی مهره داران، سهیم است.

§شناخت محیط رشد کلسیم

درون گیاه، کلسیم بیشتر به صورت پکتات کلسیم، در دیواره یاخته‌ها، یافت می‌شود. و کارش متصل ساختن یاخته‌ها به هم است. این ماده، به علت غیر قابل انتقال بودنش درون بافت‌ها، باید پیوسته دردسترس گیاه قرار گیرد، کمبود کلسیم باعث کمبود رشد و همچنین لوله شدن برگها و قهوه‌ای رنگ شدن ریشه‌ها می‌گردد. در گوجه فرنگی، کمبود کلسیم باعث گندیدگی ته میوه می‌شود. در سیب، وجود آن مایه سختی بافت‌های میوه شده، به عمر پس از برداشت آن می‌افزاید و کمبودش باعث آسیب پوستی می‌گردد. گرچه میزان کلسیم، اغلب در خاک‌ها به مراتب از پتاسیم کمتر است ولی بر عکس پتاسیم، قابلیت جذب آن برای گیاه خیلی زیادتر می‌باشد. کمبود کلسیم را می‌توان با اضافه کردن آهک به خاک بر طرف ساخت، البته باید در نظر داشت که آهک واکنش خاک را نیز بالا می‌برد. سوپر فسفات نیز حاوی مقدار زیادی کلسیم است. همچنین برای رفع کمبود کلسیم می‌توان گیاهان را با کلرور کلسیم و یا نیترات کلسیم محلول پاشی کرد.

§کلسیم در پزشکی

چون کلسیم یکی از عناصر ضروری بدن است برای جبران کمبود آن ترکیبات دارویی مختلفی ساخته شده‌است که برخی از آنها عبارتند از:

Film Coated Tablet:Calcium (as Corbonate) 500 mg + Vitamin D 200 IU

Coated Tablet: Calcium (as Carbonate) 500 mg

Tablet: Calcium (as Gluconate) 45 mg

Tablet: Calcium Dobesilate 250 mg

Effervescent Tablet: 500 mg

(Calcium Forte)(Calcium Lactate Gluconate 2.94g +Calcium Carbonate 0.3 g)

§منابع

• مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «کلسیم»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۴ آبان ۱۳۹۱).