Calcium | chemisch element

Eigenschappen

Fysieke eigenschappen

Calcium is een zacht witgrijs metaal. Het is een vaste stof en is ondoorzichtig. Het is een aardalkalimetaal. Het smeltpunt is heter dan de meeste andere reactieve metalen. Het is iets harder dan lood. Het heeft twee allotropen. Het geleidt elektriciteit niet zo goed als koper, maar is veel lichter in gewicht.

Chemische eigenschappen

Het reageert met water om waterstof en calciumhydroxide te produceren. In poedervorm reageert het zeer snel met water. Wanneer het in een brok zit, begint het langzaam te reageren omdat calciumhydroxide een coating vormt die niet op het calcium oplost. Als aan calciumhydroxide een beetje zuur wordt toegevoegd, lost het op, waardoor het calcium zeer snel reageert. Bij verpulvering brandt het tot een roodachtige vlam. Dit maakt calciumoxide. Bij verhitting maakt het ook calciumnitride. Het kan reageren met halogenen om calciumhalogeniden te maken, zoals calciumchloride met chloor.

Calciumverbindingen

Calcium vormt chemische verbindingen in de oxidatietoestand +2. Calciumverbindingen zijn kleurloos. De meeste calciumverbindingen zijn niet giftig. Ze zijn zelfs nodig in het menselijk lichaam. Calciumionen zijn niet reactief. Calciumoxide werd gebruikt om kalklichten te maken, waarbij een vlam calciumoxide verhit en zeer helder laat gloeien.

• Calciumbromaat
• Calciumcarbonaat
• Calciumchloride
• Calciumhydroxide
• Calciumnitraat
• Calciumnitride
• Calciumoxide
• Calciumpermanganaat
• Calciumfosfaat
• Dicalciumfosfaat
• Monocalciumfosfaat

Isotopen

Calcium heeft 6 natuurlijk voorkomende isotopen (⁴⁰ Ca,⁴² Ca,⁴³ Ca,⁴⁴ Ca,⁴⁶ Ca en⁴⁸ Ca), waarvan⁴⁸ Ca zeer licht radioactief is met een halveringstijd van ongeveer 6,4×10¹⁹ jaar. Sporen van⁴¹ Ca,⁴⁵ Ca en⁴⁷ Ca worden gemaakt door kosmische stralen die op atomen inslaan, en worden kosmogene nucliden genoemd. ⁴¹Ca wordt gemaakt door de neutronenactivering van⁴⁰ Ca in de bovenste lagen van de aardkorst en heeft een halveringstijd van 102.000 jaar. Aangezien het vervalt tot kalium-41, is het een kritische indicator voor anomalieën in het zonnestelsel.

Calcium-40 is de meest voorkomende isotoop (96% van al het natuurlijke calcium), aangezien het afkomstig is van radiogeen⁴⁰ K, dat een halveringstijd van 1,25 miljard jaar heeft. Samen met calcium-46 is het echter theoretisch onstabiel, maar met een halfwaardetijd die zo lang is dat nooit is waargenomen dat het vervalt.

 

Voorval

In de grond

Calcium komt als metaal niet voor in de grond; daarvoor is het te reactief. Calciumcarbonaat, ook bekend als calciet, is het meest voorkomende calciummineraal.

Calcium in cellen

Het is belangrijk te weten hoe cellen werken. Veel cellen hebben calciumkanalen op hun oppervlak. Dit zijn openingen waar calciumionen de cel kunnen binnendringen. De cel krijgt de opdracht te handelen en opent de kanalen. Eenmaal in de cel activeren calciumionen vele eiwitten om specifieke dingen te doen. Als het bijvoorbeeld in spiercellen terechtkomt, doet het deze samentrekken (verkorten zodat de spier trekt). Als het in zenuwcellen terechtkomt, veroorzaakt het elektrische impulsen die een boodschap sturen. Wanneer het in witte bloedcellen terechtkomt, zorgt het ervoor dat ze ziektekiemen bestrijden.

Calciumionen zijn belangrijk voor cellen, maar te veel calciumionen kan slecht zijn. Als een cel meer calciumionen krijgt dan zij nodig heeft, kan zij sterven. Daarom is de hoeveelheid calciumion in cellen sterk gereguleerd. Omgekeerd is te weinig calciumion slecht. Cellen moeten de juiste hoeveelheid hebben om goed te kunnen functioneren.

Soms zijn cellen ongezond en moeten ze afsterven zodat het lichaam ze kan vervangen door nieuwe, gezonde cellen. Dit houdt het hele organisme gezond. Cellen weten wanneer ze moeten sterven en kunnen op allerlei manieren reacties uitlokken om hun levenscyclus te beëindigen. Wanneer dit gebeurt, wordt dit apoptose genoemd, ook wel 'geprogrammeerde celdood' (geplande celdood). Eén manier waarop cellen apoptose bewerkstelligen is door giftige hoeveelheden calciumionen op te nemen.

Calcium is zeer belangrijk voor het menselijk lichaam.

Opslag van calcium

Botten bevatten de meeste calciumionen in het menselijk lichaam. Als we meer calcium nodig hebben voor ons bloed, onze spieren of andere weefsels, komt het uit de botten. Als we extra calcium hebben, gaat het naar de botten.

Calcium als element komt niet voor in het menselijk lichaam, alleen calciumionen in de vorm van chemische verbindingen.

Calciumregeling

Organismen moeten het calciumionengehalte zeer goed onder controle houden. Hoge calciumniveaus zijn slecht, en lage calciumniveaus zijn slecht.

Het lichaam regelt dit door het veranderen van

• Hoeveel calcium krijgen we binnen via het voedsel dat we eten?
• hoeveel calcium we verliezen in de urine
• hoeveel calcium zit er in de botten

De beheersing van calcium in het lichaam wordt calciummetabolisme genoemd. Te weinig calcium kan osteoporose veroorzaken.

Het lichaam regelt de calciumspiegel met vele hormonen. Calcitonine, bijschildklierhormoon (acroniem PTH) en vitamine D zijn de belangrijkste hormonen bij de calciumstofwisseling. (Vitamine D werkt als een hormoon, maar wordt een vitamine genoemd).

 
Calciet  

Bereiding

Calciummetaal wordt gemaakt door elektrolyse van gesmolten calciumchloride. Het moet heel heet zijn om het te smelten. Het calciummetaal is vloeibaar.

 

Gebruikt

Als element

Calcium wordt gebruikt bij de reductie van andere metalen. Het kan ook worden gebruikt om legeringen te maken met andere metalen.

Als chemische verbindingen

Calciumverbindingen zijn ook belangrijk in de chemie. Het is belangrijk om dingen te maken. Het is een onderdeel van cement dat nodig is om beton te maken (een harde stof waarvan veel gebouwen zijn gemaakt).

Calcium maakt deel uit van calciumoxide. Calciumoxide wordt gebruikt om papier, aardewerk en voedsel te maken, en om water te zuiveren (goed drinkbaar te maken). Calciumcarbonaat wordt gebruikt als calciumsupplement. Calciumpermanganaat kan worden gebruikt als stuwstof voor raketten.

 
Beton gebruikt om een gebouw te maken  

Veiligheid

Calcium is als element giftig. Het reageert met water en maakt een sterke base, calciumhydroxide. Calciumverbindingen zijn niet giftig, tenzij het anion giftig is. Calciumpermanganaat is alleen giftig vanwege het permanganaat, niet vanwege het calcium. Net als andere aardalkalimetalen brandt calcium gemakkelijk en fel.

 

Gerelateerde pagina's

• Calciumverbindingen