Kalcium

Från Wikipedia
Hoppa till: navigering, sök
Kalcium
Nummer
20
Tecken
Ca
Grupp
2
Period
4
Block
s
Mg

Ca

Sr
KaliumKalciumSkandium
[Ar] 4s2
20Ca
   

Calcium unter Argon Schutzgasatmosphäre.jpg


Emissionsspektrum
Emissionsspektrum
Generella egenskaper
Relativ atommassa 40,078(4)[1] u
Utseende Silvergrå med en svagt gul nyans[2]
Fysikaliska egenskaper
Densitet vid r.t. 1,55 g/cm3
– flytande, vid smältpunkten 1,378 g/cm3
Aggregationstillstånd Fast
Smältpunkt 1115 K ​(842 °C)
Kokpunkt 1757 K ​(1484 °C)
Molvolym 26,2 × 10−6 m3/mol
Värmevärde −990 J/(kg × K)
Smältvärme 8,54 kJ/mol
Ångbildningsvärme 153[3] kJ/mol
Specifik värmekapacitet 647,3[4] J/(kg × K)
Molär värmekapacitet 25,929 J/(mol × K)
Ångtryck
Tr. (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
Te. (K) 864 956 1071 1227 1443 1755
Atomära egenskaper
Atomradie 197 pm
Kovalent radie 176 ± 10 pm
van der Waalsradie 231[5] pm
Elektronaffinitet 2,37 kJ/mol
Jonisationspotential Första: 589,8 kJ/mol
Andra: 1145,4 kJ/mol
Tredje: 4912,4 kJ/mol
Fjärde: 6491 kJ/mol
(Lista)
Arbetsfunktion 2,87[6] eV
Elektronkonfiguration
Elektronkonfiguration [Ar] 4s2
e per skal 2, 8, 8, 2
Electron shell 020 Calcium - no label.svg
Kemiska egenskaper
Oxidationstillstånd +2, +1,[7] −1[8]
Oxider (basicitet) CaO (starkt basisk)
Elektronegativitet 1 (Paulingskalan)
1,034 (Allenskalan)
Normalpotential −2,84 V (Ca2+ + 2 e → Ca)
Diverse
Kristallstruktur Kubisk ytcentrerad (fcc)
Kristallstruktur
Ljudhastighet 3810 m/s
Termisk expansion 22,3 µm/(m × K) (25 °C)
Värmeledningsförmåga 201 W/(m × K)
Elektrisk konduktivitet 2,94 × 107[9] A/(V × m)
Elektrisk resistivitet 33,6 × m (20 °C)
Magnetism Diamagnetisk
Magnetisk susceptibilitet 1,9 × 10−5[10]
Youngs modul 20 GPa
Skjuvmodul 7,4 GPa
Kompressionsmodul 17 GPa
Poissons konstant 0,31
Mohs hårdhet 1,75
Brinells hårdhet 167 MPa
Identifikation
CAS-nummer 7440-70-2
Pubchem 5460341
Historia
Namnursprung Från latin calx, ”lime”.[11][12]
Upptäckt och första isolation Humphry Davy (1808)
Stabilaste isotoper
Huvudartikel: Kalciumisotoper
Nuklid NF t1/2 ST SE (MeV) SP
40Ca 96,941 %
Stabil
41Ca {syn.} 103000 a ε 0,421 41K
42Ca 0,647 %
Stabil
43Ca 0,135 %
Stabil
44Ca 2,086 %
Stabil
46Ca 0,004 %
Stabil
48Ca 0,187 % > 6 × 1018 a ββ 4,272 48Ti
Säkerhetsinformation
Säkerhetsdatablad: Sigma-Aldrich
Globalt harmoniserat system för klassifikation och märkning av kemikalier
GHS-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [13]
02 – Brandfarlig
Brandfarlig






H-fraser H261
P-fraser P231+232​, P​422
EU-märkning av farliga ämnen
EU-märkning av farliga ämnen enligt EU:s förordning 1272/2008 (CLP) på grundval av följande källa: [13]
Brandfarlig
Brandfarlig
(F)






R-fraser R15
S-fraser S(2)​, S8​, S​24/25​, S​43
NFPA 704

NFPA 704.svg

1
3
2
W
SI-enheter och STP används om inget annat anges.

Kalcium är ett metalliskt grundämne som har atomnummer 20 och kemiskt tecken Ca. Kalcium, som tillhör gruppen alkaliska jordartsmetaller, är ett av de vanligaste ämnena i jordskorpan. Kalcium är viktigt för alla levande organismer och är den vanligaste metallen i en del djur.

Rent metalliskt kalcium reagerar med luftfuktigheten så att ett vitt lager av kalciumhydroxid bildas på ytan. I reaktionen bildas vätgas.

Biologisk betydelse[redigera | redigera wikitext]

Den största delen av organismens kalklager finns upplagrat i benvävnaden och tänderna, en mindre del finns upplöst i kroppsvätskorna eller är bundet till proteiner (kalciumbindande proteiner). För att kalcium skall upptas normalt, förutsätter det att det finns magsyra, magnesium och D-vitamin i tillräckliga mängder.

Kalcium medverkar till att leda impulser i nervsystemet, reglerar musklernas och därigenom också hjärtats kontraktion och medverkar vid blodkoaguleringen.

Överdriven konsumtion av kalciumpreparat kan leda till hyperkalcemi, vilket innebär trötthet, andningsproblem, förvirring, koma, psykos och ytterst hjärtstillestånd, på grund av den förhöjda nivån av kalcium i blodet.

Överdosering kan också leda till njursvikt och minskad absorption av andra mineraler.[14][15] Överdriven konsumtion via framför allt mjölk och eller kosttillskott innehållande kalcium, kan dränera kroppens magnesiumdepåer, vilket kommer leda till att cellerna i kroppen för svårt att ta upp näring och göra sig av med gifter, och ytterst leda till hjärtattack.

Studier tyder på ett samband mellan överdrivet högt intag (2000 mg per dag, eller mer än dubbla RDI) av kalcium och prostatacancer.[16] Man ansåg tidigare att överdosering av kalcium kunde leda till njursten, men senare studier tyder på motsatsen.[17][18][19]

Vid allvarliga brister på kalcium kan rakit (engelska sjukan) utvecklas. Men även porös och mjuk benstomme, tandskador, muskelkramper, blå fingrar och tår. Kramper kan uppträda i tarmen med förstoppning och katarr som följd. Ofta kan man se skenbara mentala tillstånd som nervositet, sömnlöshet, depression och nedsatt smärttolerans. Nedsatt produktion av magsyra och menstruationssmärtor.

Upptagandet av kalcium hämmas av livsmedel som innehåller fytin, exempelvis vetekli och spannmål. Upptaget hämmas även av livsmedel som innehåller oxalsyra, exempelvis spenat, rabarber och tomat.

Fytin kan elimineras genom att man långtidsbakar brödet och genom att man lägger kli och spannmålsprodukter i blöt 8-10 timmar innan det skall användas.

Större mängd kalcium återfinns i bland annat mjölk, ost och andra mejeriprodukter. Dessutom i spannmål, frö och färska grönsaker. Sesamfrö och solrosfrö är speciellt bra källor.

Rekommenderat dagligt intag: Barn 360-700 mg, män och kvinnor 800-900 mg (ammande 1200 mg). Se vidare RDI-tabell.

Användning[redigera | redigera wikitext]

Kalcium kan användas som reducerande metall vid framställning av bland annat torium, zirkonium och uran. Andra användningsområden för kalcium är:

Ett kalciumsalt i en låga

Förekomst[redigera | redigera wikitext]

Kalcium är kraftigt reaktivt och förenar sig lätt med andra ämnen. Därför finns den aldrig i naturen som ren metall.[20] Vanliga kalciumföreningar är kalciumkarbonat (CaCO3), kalciumfluorid ( CaF2) och kalciumsulfat (CaSO4).

Framställning[redigera | redigera wikitext]

Kalcium produceras genom smältelektrolys av kalciumfluorid. Kalcium kan också produceras genom smältelektrolys av ett annat kalciumsalt. Ett tredje sätt att producera kalcium är att reducera ett kalciumsalt med en reaktivare metall som till exempel strontium, men denna procedur är inte ekonomisk eftersom den reaktivare metallen behöver renframställas först.

Historia[redigera | redigera wikitext]

Kalkföreningar har använts som byggnadsmaterial sen förhistorisk tid, minst sedan 7 000 före Kristus. Den äldsta anläggningen för att producera osläckt kalk som man funnit är från 2500 före Kristus. En skrift från 975 beskriver användning av gips som skydd för brutna skelettben.

Orent kalcium upptäcktes av Humphry Davy 1808 genom elektrolys av fuktig kalciumoxid med kvicksilverkatod, varvid han erhöll kalciumamalgam. I sina första försök använde han kalciumoxid, men Berzelius, som något tidigare framställt kalciumamalgam, visade att bättre resultat erhölls med hydroxiden.[21]

Se även[redigera | redigera wikitext]

Referenser[redigera | redigera wikitext]

  1. ^ CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013.
  2. ^ Mall:Greenwood&Earnshaw
  3. ^ Yiming Zhang, Julian R. G. Evans, Shoufeng Yang: Corrected Values for Boiling Points and Enthalpies of Vaporization of Elements in Handbooks. In: Journal of Chemical & Engineering Data. 56, 2011, S. 328–337, doi:10.1021/je1011086.
  4. ^ Harry H. Binder: Lexikon der chemischen Elemente. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3.
  5. ^ Manjeera Mantina, Adam C. Chamberlin, Rosendo Valero, Christopher J. Cramer, Donald G. Truhlar: Consistent van der Waals Radii for the Whole Main Group. In: J. Phys. Chem. A. 2009, 113, S. 5806–5812, doi:10.1021/jp8111556.
  6. ^ Ludwig Bergmann, Clemens Schaefer, Rainer Kassing: Lehrbuch der Experimentalphysik, Band 6: Festkörper. 2. Auflage, Walter de Gruyter, 2005, ISBN 978-3-11-017485-4, S. 361.
  7. ^ Mall:Literatur An der Friedrich-Schiller-Universität Jena wurde 2009 ein stabiler, wenn auch extrem wasser- und luftempfindlicher Calcium(I)-Komplex (inverse sandwich) synthetisiert, bei dem das Calcium in der bei stabilen Verbindungen bislang unbekannten Oxidationsstufe +1 vorliegt An der Friedrich-Schiller-Universität Jena wurde 2009 ein stabiler, wenn auch extrem wasser- und luftempfindlicher Calcium(I)-Komplex (inverse sandwich) synthetisiert, bei dem das Calcium in der bei stabilen Verbindungen bislang unbekannten Oxidationsstufe +1 vorliegt.
  8. ^ Krieck, Sven; Görls, Helmar; Westerhausen, Matthias (2010). ”Mechanistic Elucidation of the Formation of the Inverse Ca(I) Sandwich Complex [(thf)3Ca(μ-C6H3-1,3,5-Ph3)Ca(thf)3] and Stability of Aryl-Substituted Phenylcalcium Complexes”. Journal of the American Chemical Society 132 (35): sid. 12492–12501. doi:10.1021/ja105534w. PMID 20718434. 
  9. ^ Chi, T.C.: "Electrical Resistivity of Alkaline Earth Elements" S.470 http://www.nist.gov/data/PDFfiles/jpcrd139.pdf
  10. ^ Weast, Robert C. (ed. in chief): CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990. Seiten E-129 bis E-145. ISBN 0-8493-0470-9. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.
  11. ^ Royal Society of Chemistry – Visual Element Periodic Table
  12. ^ – Online Etymological Dictionary
  13. ^ [a b] Ur CLP-förordningen gällande CAS-Nr. 7440-70-2 i IFA:s GESTIS-ämnesdatabas (Kräver JavaScript) (ty, en).
  14. ^ Standing Committee on the Scientific Evaluation of Dietary Reference Intakes, Food and Nutrition Board, Institute of Medicine (1997). Dietary Reference Intakes for Calcium, Phosphorus, Magnesium, Vitamin D and fluoride. Washington DC: The National Academies Press. ISBN 0-309-06403-1. http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=5776 
  15. ^ Committee to Review Dietary Reference Intakes for Vitamin D and Calcium; Institute of Medicine (2011). Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D. ISBN 978-0-309-16394-1. http://www.nap.edu/catalog.php?record_id=13050 
  16. ^ Giovannucci E, Rimm EB, Wolk A, et al. (February 1998). ”Calcium and fructose intake in relation to risk of prostate cancer”. Cancer Research 58 (3): sid. 442–7. PMID 9458087. http://cancerres.aacrjournals.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=9458087. 
  17. ^ Curhan, GC; Willett, WC; Rimm, EB; Stampfer, MJ (1993). ”A prospective study of dietary calcium and other nutrients and the risk of symptomatic kidney stones” (PDF). The New England Journal of Medicine 328 (12): sid. 833–8. doi:10.1056/NEJM199303253281203. PMID 8441427. http://www.nejm.org/doi/pdf/10.1056/NEJM199303253281203. 
  18. ^ Bihl G, Meyers A. (2001). ”Recurrent renal stone disease-advances in pathogenesis and clinical management”. Lancet 358 (9282): sid. 651–656. doi:10.1016/S0140-6736(01)05782-8. PMID 11530173. 
  19. ^ Hall WD, Pettinger M, Oberman A (2001). ”Risk factors for kidney stones in older women in the Southern United States”. Am J Med Sci 322 (1): sid. 12–18. doi:10.1097/00000441-200107000-00003. PMID 11465241. 
  20. ^ "Calcium". Wisc.edu. Läst 26 januari 2014. (engelska)
  21. ^ Anders Lennartsson, Periodiska systemet, Studentlitteratur, 2011