Calcium (Ca): Grundstof, egenskaber og funktion i kroppen
Calcium (Ca): Lær om grundstoffets egenskaber, isotoper og biologiske funktioner — knoglesundhed, muskler og signalering. Få klar, pålidelig viden om Ca.
Calcium er et kemisk grundstof. Dets symbol i det periodiske system (en liste over alle grundstoffer) er Ca. Dets atomnummer er 20. (Atomnummeret angiver, hvor Calcium befinder sig i det periodiske system.) Det har 20 protoner og 20 elektroner (hvis det er et atom, se ion). De mest almindelige isotoper er Ca-40 og Ca-44. Dets massetal er ca. 40,08. Calcium er meget vigtigt i menneskekroppen, bl.a. til at danne knogler og til andre formål.
Grundlæggende egenskaber
- Placeringsgruppe: Calcium er et alkalisk jordmetal i gruppe 2 i det periodiske system.
- Elektronkonfiguration: [Ar] 4s2, hvilket giver et typisk oxidationstrin på +2 (Ca2+).
- Fysiske egenskaber: Metalisk udseende, relativt lav densitet for et metal (ca. 1,55 g/cm3), smeltepunkt omkring 842 °C og kogepunkt omkring 1.484 °C.
- Forekomst af isotoper: Naturligt forekommende isotoper inkluderer Ca-40 (mest almindelig), Ca-42, Ca-43, Ca-44, Ca-46 og Ca-48.
Forekomst og udvinding
Calcium forekommer ikke frit i naturen, men indgår almindeligt i mineraler såsom kalkspat (kalcit, CaCO3), gips (CaSO4·2H2O), fluorit (CaF2) og i fosfatmineraler (apatit). Calcium fremstilles industrielt typisk ved elektrolytisk reduktion af smeltet calciumchlorid eller gennem andre reduktionsprocesser. I jordskorpen er calcium et af de mest udbredte elementer.
Kemiske forbindelser og anvendelser
- Calciumcarbonat (CaCO3): Almindeligt i kalksten, marmor og skaller; anvendes i byggeri, maling, papir og som kosttilskud.
- Kalciumoxid (CaO, ”brændt kalk”): Bruges i cement, til afsyre og i metallurgi.
- Calciumhydroxid (Ca(OH)2, ”slaget kalk”): Anvendes i byggebranchen, til vandbehandling og jordforbedring.
- Calciumchlorid (CaCl2): Brugt til affugting, som vejsalt ved lave temperaturer og i industrien.
- Andre vigtige anvendelser: reduktionsmiddel i metallurgi, legeringstilføjelse, og som råmateriale i produktion af gødning og cement.
Biologisk funktion og sundhed
Calcium er essentielt for mange fysiologiske processer:
- Knogler og tænder: Omtrent 99 % af kroppens calcium findes i knogler og tænder, hvor det indgår i mineralet hydroxyapatit (Ca5(PO4)3OH) og giver mekanisk styrke.
- Muskelfunktion: Ca2+-ioner spiller en central rolle i muskelkontraktion ved at regulere samspillet mellem aktin og myosin.
- Nervesystemet: Calcium er nødvendigt for frigivelse af neurotransmittere ved synapser og for normal nerveledning.
- Blodkoagulation: Flere trin i koagulationskaskaden kræver calcium.
- Signalering: Ca2+ fungerer som en vigtig intracellulær messenger i mange cellulære processer.
Optagelse, regulering og anbefalinger
Optagelsen af calcium i tarmen afhænger af vitamin D (som øger optagelsen), samt af kosten (oxalater og phytater kan hæmme optagelsen). Kroppens calciumbalance reguleres især af parathyreoideahormon (PTH), calcitonin og vitamin D. Anbefalinger for dagligt indtag varierer med alder og nationale retningslinjer; for voksne ligger de typisk i størrelsesordenen 800–1.200 mg pr. dag, mens behovet kan være højere for børn, unge i vækst, gravide og ældre.
Mangel og overskud
- Mangelsymptomer (hypocalcæmi): Muskelkramper og -spasmer, føleforstyrrelser (prikken/bedøvelse), træthed, i svære tilfælde hjerterytmeforstyrrelser og tetani. Langvarig utilstrækkelig indtagelse kan bidrage til udvikling af osteoporose.
- Forhøjet calciumniveau (hypercalcæmi): Kan skyldes bl.a. hyperparathyreoidisme eller visse kræfttilstande. Symptomer inkluderer kvalme, opkast, forstoppelse, øget tørst og vandladning, nyresten og kardiovaskulære problemer ved svær hypercalcæmi.
Interaktioner og kosttilskud
- Calciumtilskud findes som calciumcarbonat og calciumcitrat; calciumcarbonat kræver mavesyre for bedst optagelse, mens calciumcitrat optages lettere ved lavere mavesyre.
- Højt indtag af natrium, koffein og visse proteiner kan øge calciumutskillelsen i urinen.
- Samtidig tilførsel af jern eller visse medikamenter kan påvirke calciumoptagelsen, så dosering og tidspunkt bør overvejes.
Sikkerhed og håndtering
- Elementært calcium er reaktivt med vand og danner calciums hydroxid og hydrogen, derfor opbevares metalisk calcium under olie eller i tætsluttende beholdere.
- Calciumforbindelser som calciumoxid er ætsende og kræver passende sikkerhedsforanstaltninger ved håndtering.
Fakta og nyttige anvendelser
- Calcium er et af de mest almindelige grundstoffer i jordskorpen og er uundværligt i bygge- og landbrugssektoren.
- I kosten findes calcium især i mælk og mejeriprodukter, grønne bladgrøntsager (selvom optagelsen kan variere), fisk hvor ben kan spises (fx sardiner), og berigede fødevarer.
- Medicinsk og teknisk anvendes calcium og dets forbindelser i alt fra lægemidler og kosttilskud til cementproduktion, vandbehandling og metalfremstilling.
Samlet set er calcium et alsidigt grundstof med stor betydning både inden for kemi, industri og ikke mindst for menneskers sundhed, især gennem dets rolle i knoglestabilitet, muskel- og nervefunktion samt blodkoagulation.
Calciummetal i luft, korroderet
Meget rent calciummetal, ikke korroderet
Egenskaber
Fysiske egenskaber
Calcium er et blødt hvidgråt metal. Det er et fast stof og er uigennemsigtigt. Det er et alkalisk jordmetal. Dets smeltepunkt er varmere end de fleste andre reaktive metaller. Det er en smule hårdere end bly. Det har to allotroper. Det leder ikke elektricitet lige så godt som kobber, men er meget lettere i vægt.
Kemiske egenskaber
Det reagerer med vand og danner hydrogen og calciumhydroxid. Det reagerer meget hurtigt med vand, når det er pulveriseret. Når det er i en klump, begynder det at reagere langsomt, fordi calciumhydroxid danner en belægning, der ikke opløses på calciumet. Hvis der tilsættes lidt syre til calciumhydroxid, opløses det, og calciumet reagerer meget hurtigt. Det brænder, når det pulveriseres, og danner en rødlig flamme. Dette giver calciumoxid. Ved opvarmning danner det også calciumnitrid. Det kan reagere med halogener til calciumhalogenider som calciumchlorid med klor.
Calciumforbindelser
Calcium danner kemiske forbindelser i oxidationstrin +2. Calciumforbindelser er farveløse. De fleste calciumforbindelser er ikke giftige. De er faktisk nødvendige i menneskekroppen. De er ikke reaktive for så vidt angår calciumioner. Calciumoxid blev brugt til at lave limelights, hvor en flamme opvarmer calciumoxid og får det til at lyse meget stærkt.
- Calciumbromat
- Calciumcarbonat
- Calciumchlorid
- Calciumhydroxid
- Calciumnitrat
- Calciumnitrid
- Calciumoxid
- Calciumpermanganat
- Calciumphosphat
- Dicalciumphosphat
- Monocalciumphosphat
· 
Calciumhydroxid
· 
Calciumchlorid
· 
Calciumsulfat hydreret (med vand)
· 
Calciumnitrat
Isotoper
Calcium har 6 naturligt forekommende isotoper (40 Ca,42 Ca,43 Ca,44 Ca,46 Ca og48 Ca), hvoraf48 Ca er meget svagt radioaktivt med en halveringstid på ca. 6,4×1019 år. Spor af41 Ca,45 Ca og47 Ca opstår ved at kosmisk stråling rammer atomer og kaldes kosmogene nuklider. 41Ca dannes ved neutronaktivering af40 Ca i de øverste lag af jordskorpen og har en halveringstid på 102.000 år. Da det henfalder til kalium-41, er det en vigtig indikator for anomalier i solsystemet.
Calcium-40 er den hyppigste isotop (96 % af alt naturligt calcium), da den stammer fra radiogen40 K, som har en halveringstid på 1,25 milliarder år. Sammen med calcium-46 er den dog teoretisk set ustabil, men med en halveringstid så lang, at den aldrig er blevet observeret til at henfalde.
Forekomst
I jorden
Calcium findes ikke som metal i jorden; det er for reaktivt. Calciumcarbonat, også kendt som calcit, er det mest almindelige calciummineral.
Calcium i celler
Det er vigtigt at vide, hvordan celler fungerer. Mange celler har kalciumkanaler på deres overflade. Det er åbninger, hvor calciumioner kan trænge ind i cellen. Cellen får besked på at handle, og den åbner kanalerne. Når calciumionerne først er inde i cellen, aktiverer de mange proteiner til at gøre bestemte ting. Når det f.eks. går ind i muskelceller, får det dem til at trække sig sammen (forkorte dem, så musklen trækker sig.) Når det går ind i nerveceller, udløser det elektriske impulser, der sender en besked. Når det går ind i hvide blodlegemer, får det dem til at bekæmpe bakterier.
Calciumioner er vigtige for cellerne, men for mange calciumioner kan være skadelige. Hvis en celle får flere calciumioner, end den har brug for, kan den dø. Det er derfor, at mængden af calciumioner i cellerne er stærkt reguleret. Omvendt er for få calciumioner dårligt. Cellerne skal have den rette mængde for at fungere korrekt.
Nogle gange er cellerne usunde og skal dø, så kroppen kan erstatte dem med nye, sunde celler. Dette holder hele organismen sund. Cellerne ved, hvornår de skal dø, og kan udløse reaktioner for at afslutte deres livscyklus på mange måder. Når dette sker, kaldes det apoptose, også kendt som en "programmeret celledød" (planlagt celledød.) En måde, hvorpå celler opnår apoptose, er ved at optage giftige niveauer af calciumioner.
Calcium er meget vigtigt for menneskekroppen.
Opbevaring af kalcium
Knogler indeholder det meste af calciumionen i menneskekroppen. Hvis vi har brug for mere calcium til vores blod, muskler eller andet væv, kommer det fra knoglerne. Hvis vi har ekstra calcium, går det ind i knoglerne.
Calcium som grundstof findes ikke i menneskekroppen, men kun calciumioner i form af kemiske forbindelser.
Regulering af kalcium
Organismer har brug for at holde calciumionniveauet meget godt kontrolleret. Et højt calciumniveau er dårligt, og et lavt calciumniveau er dårligt.
Kroppen kontrollerer dette ved at ændre
- hvor meget calcium vi får fra den mad, vi spiser
- hvor meget calcium vi mister i urinen
- hvor meget calcium der er i knoglerne
Kontrollen af calcium i kroppen kaldes calciummetabolisme. For lidt calcium kan forårsage osteoporose.
Kroppen styrer calciumniveauet med mange hormoner. Calcitonin, parathyreoideahormon (akronym PTH) og D-vitamin er de vigtigste hormoner i calciummetabolismen. (D-vitamin virker som et hormon, men det kaldes et vitamin).
Calcit
Forberedelse
Calciummetal fremstilles ved elektrolyse af smeltet calciumchlorid. Det skal være meget varmt for at smelte det. Calciummetallet er flydende.
Bruger
Som et element
Calcium anvendes til reduktion af andre metaller. Det kan også bruges til at fremstille legeringer med andre metaller.
Som kemiske forbindelser
Calciumforbindelser er også vigtige i kemi. Det er vigtigt for at fremstille ting. Det er en del af cement, som er nødvendig for at lave beton (et hårdt stof, som mange bygninger er lavet af).
Calcium er en del af calciumoxid. Calciumoxid bruges til at fremstille papir, keramik, mad og til at rense vand (gøre det godt at drikke). Calciumcarbonat bruges som calciumtilskud. Calciumpermanganat kan bruges som raketdrivmiddel.
Beton, der anvendes til at bygge en bygning
Sikkerhed
Calcium er giftigt som grundstof. Det reagerer med vand og danner en stærk base, calciumhydroxid. Calciumforbindelser er ikke giftige, medmindre anionen er giftig. Calciumpermanganat er kun giftigt på grund af permanganatet, ikke på grund af calciumet. Ligesom andre jordalkalimetaller brænder calcium let og kraftigt.
Relaterede sider
- Calciumforbindelser
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er symbolet for Calcium i det periodiske system?
A: Symbolet for Calcium på det periodiske system er Ca.
Q: Hvad er atomnummeret for Calcium?
A: Calciums atomnummer er 20.
Sp: Hvad er nogle almindelige isotoper af calcium?
Svar: Nogle almindelige isotoper af calcium er Ca-40 og Ca-44.
Sp: Hvad er massetallet for calcium?
Svar: Massetallet for Calcium er ca. 40,08.
Spørgsmål: Hvordan hjælper calcium i menneskekroppen?
A: I menneskekroppen er calcium med til at danne knogler og tjener også andre formål.
Spørgsmål: Er calcium et atom eller en ion?
Svar: Hvis det er et atom, har calcium 20 protoner og 20 elektroner.
Søge