Kalcium típusú vegyszer. A kalcium tulajdonságai és felhasználása. Alapvető fizikai és kémiai tulajdonságok

A kalcium története

A kalciumot 1808-ban Humphry Davy fedezte fel, aki oltott mész és higany-oxid elektrolízisével kalcium-amalgámot nyert, a higany lepárlási folyamata eredményeként, amelyből a fém megmaradt, ún. kalcium. Latinul mészúgy hangzik, mint égetett ércanyag maradéka, ezt a nevet választotta az angol kémikus a felfedezett anyagnak.

A kalcium a D.I. kémiai elemek periódusos rendszerének IV. csoportja II. fő alcsoportjának eleme. Mengyelejev rendszáma 20, atomtömege 40,08. Az elfogadott megnevezés a Ca (a latin - Calcium szóból).

Fizikai és kémiai tulajdonságok

A kalcium reaktív lágy alkálifém, ezüstös-fehér színű. Az oxigénnel és szén-dioxiddal való kölcsönhatás miatt a fém felülete fénytelenné válik, ezért a kalcium speciális tárolási rendszert igényel - egy szorosan lezárt tartályt, amelyben a fémet folyékony paraffin vagy kerozin réteggel töltik meg.

Az ember számára szükséges mikroelemek közül a kalcium a legismertebb, egy egészséges felnőtt napi szükséglete 700-1500 mg között van, de terhesség és szoptatás alatt megnövekszik, ezt figyelembe kell venni, és a kalciumot be kell szerezni. a készítmények formája.

A természetben lenni

A kalcium nagyon magas kémiai aktivitású, ezért szabad (tiszta) formájában nem található meg a természetben. A földkéregben azonban az ötödik leggyakoribb, üledékekben (mészkő, kréta) és kőzetekben (gránit) vegyület formájában található meg, a földpát-anorit sok kalciumot tartalmaz.

Meglehetősen elterjedt az élő szervezetekben, jelenlétét növényekben, állatokban és emberekben is kimutatták, ahol elsősorban a fogakban és a csontszövetben van jelen.

Kalcium felszívódás

A kalcium élelmiszerből történő normális felszívódását akadályozza a szénhidrátok édességek és lúgok formájában történő fogyasztása, amelyek semlegesítik a gyomor sósavát, ami a kalcium feloldásához szükséges. A kalcium felszívódásának folyamata meglehetősen összetett, ezért néha nem elég, ha csak táplálékkal jutunk hozzá, a mikroelem további bevitele szükséges.

Interakció másokkal

A kalcium bélben történő felszívódásának javítása érdekében szükséges, ami megkönnyíti a kalcium felszívódását. A kalcium (kiegészítők formájában) étkezés közbeni bevétele esetén a felszívódás gátolt, de a kalcium-kiegészítők étkezéstől elkülönített bevétele ezt a folyamatot semmilyen módon nem befolyásolja.

A szervezetben található kalcium szinte teljes mennyisége (1-1,5 kg) a csontokban és a fogakban található. A kalcium részt vesz az idegszövet ingerlékenységében, az izomösszehúzódási folyamatokban, a véralvadási folyamatokban, része a sejtmagnak és a sejtek membránjának, a sejt- és szövetnedveknek, antiallergén és gyulladáscsökkentő hatású, megelőzi az acidózist, aktiválja a véralvadási folyamatokat. enzimek és hormonok száma. A kalcium részt vesz a sejtmembrán permeabilitásának szabályozásában is, és ennek ellentétes hatása van.

A kalciumhiány jelei

A szervezet kalciumhiányának jelei a következők, első pillantásra nem kapcsolódó tünetek:

• idegesség, romló hangulat;
• cardiopalmus;
• görcsök, a végtagok zsibbadása;
• a növekedés lassulása és a gyermekek;
• magas vérnyomás;
• a körmök repedése és törékenysége;
• ízületi fájdalom, a „fájdalomküszöb” csökkentése;
• erős menstruáció.

A kalciumhiány okai

A kalciumhiány okai között szerepel a kiegyensúlyozatlan táplálkozás (különösen a böjt), az élelmiszerek alacsony kalciumtartalma, a dohányzás és a kávé- és koffeintartalmú italok függősége, dysbacteriosis, vesebetegség, pajzsmirigybetegség, terhesség, szoptatás és menopauza.

A túlzott kalciumszintet, amely a tejtermékek túlzott fogyasztása vagy a gyógyszerek ellenőrizetlen használata esetén fordulhat elő, erős szomjúság, hányinger, hányás, étvágytalanság, gyengeség és fokozott vizeletürítés jellemzi.

A kalcium felhasználása az életben

A kalciumot az urán metallotermikus előállításában alkalmazták, természetes vegyületek formájában gipsz- és cementgyártás nyersanyagaként, fertőtlenítési eszközként használják (közismert fehérítő).

A kalciumot az ember ősidők óta lúgos vegyületek, például kréta vagy mészkő formájában ismeri. Ezt az elemet tiszta formájában a 19. század elején szerezték be. Ekkor megállapították, hogy a kalcium alapvető tulajdonságait tekintve az alkálifémek közé tartozik.

A kalcium fontos biológiai szerepet játszik - a legtöbb fajban a csontváz (beleértve a külsőt is) fő alkotóeleme, a hormonok része, valamint az idegi és izomkölcsönhatások szabályozója. A vegytiszta kalciumot különféle reakciókban, a kohászatban és sok más iparágban használják.

Általános jellemzők

A kalcium az aktív alkálifémek családjának egyik tipikus képviselője. Tiszta formájában az állaga és megjelenése a vasra emlékeztet, kevésbé kifejezett fényével. Törékeny, heterogén kristályos szemcsék képződésével törik. A kalcium leginkább vegyületei (kréta, mészkő, szilícium-dioxid és mások) formájában ismert, ahol fehéres omlós megjelenésű.

Magas reaktivitása miatt tiszta formában nem található meg. A legtöbb ásvány része, amelyek közül a legfontosabb a márvány, gránit, alabástrom és néhány más értékes kőzet.

Alapvető fizikai és kémiai tulajdonságok

Az elemek periódusos rendszerének második csoportjába tartozik, hasonló fizikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint a lúgos csoport többi képviselője:

• Viszonylag alacsony sűrűségű (1,6 g/cm3);
• Az olvadási hőmérséklet határa normál körülmények között 840 0 C;
• Az átlagos hővezető képesség általában észrevehetően alacsonyabb, mint a legtöbb fémé;

Összességében a kalcium fizikája nem okoz sok meglepetést. Ennek az elemnek a tipikus kristályrácsa meglehetősen alacsony szilárdságú és szinte nulla duktilitású, könnyen morzsolódik és törik, és jellegzetes kristályos mintázat képződik a töréshatáron.

A legújabb tanulmányok azonban nagyon érdekes eredményeket mutattak. Megállapítást nyert, hogy magas légköri nyomáson az elem fizikai tulajdonságai megváltozni kezdenek. Olyan félvezető tulajdonságok jelennek meg, amelyek egyáltalán nem jellemzőek semmilyen fémre. Az extrém nyomás a kalcium szupravezető tulajdonságainak megjelenéséhez vezet. Ezeknek a vizsgálatoknak messzemenő vonatkozásai vannak, de a kalcium alkalmazása eddig a hagyományos tulajdonságaira korlátozódik.

Kémiai tulajdonságaiban a kalcium semmilyen módon nem tűnik ki, és tipikus alkáliföldfém:

• Magas reaktivitás;
• A légkörrel való hajlandó interakció és jellegzetes tompa film kialakulása az elem felületén;
• Aktívan kölcsönhatásba lép a vízzel, de az olyan elemekkel ellentétben, mint a nátrium, nem lép fel robbanásveszélyes exoterm reakció;
• Reagál minden aktív nemfémmel, beleértve a jódot és a brómot;

Az aktívabb alkálifémekkel ellentétben a kalcium katalizátort vagy erős hőt igényel, hogy fémekkel és viszonylag inert elemekkel (például szénnel) reagálhasson. A kalciumot szorosan lezárt üvegtartályokban tárolják, hogy megakadályozzák a spontán reakciókat.

A kalcium egyike a bolygó öt leggyakoribb anyagának, az oxigén, a szilícium és az alumínium mögött a vassal a második. Ezenkívül a természetben ez az elem főként szilárd vagy szemcsés ásványi anyagok formájában található meg. A legismertebb kalciumvegyület a mészkő. A kalcium a fent említett gránittól és márványtól a kevésbé elterjedt baritokig és spárgákig különféle ásványok széles skáláját képezi. A kutatók hozzávetőleges becslései szerint a kalciumtartalom tiszta egyenértékben körülbelül 3,4 tömeg%.

Ipari alkalmazások

Az ipari szférában a kalcium a kohászati ​​célokra széles körben keresett anyagok csoportjába tartozik. Segítségével tisztított fémeket nyernek, beleértve az uránt és a tóriumot, valamint néhány ritkaföldfém elemet. A kalcium hozzáadása az acélolvadékokhoz segít megkötni és eltávolítani a szabad oxigént, ami javítja a fémötvözet szerkezeti tulajdonságait. A kalciumot akkumulátorokban és akkumulátorokban elektrolit elemként is használják.

A kalcium a II. csoportba tartozó kémiai elem, amelynek rendszáma a periódusos rendszerben 20, és a Ca (lat. Calcium) szimbólummal jelöljük. A kalcium egy lágy alkáliföldfém, ezüstös-szürke színű.

A periódusos rendszer 20. eleme Az elem neve latból származik. calx (a calcis genitivusban) - „mész”, „puha kő”. Humphry Davy angol kémikus javasolta, aki 1808-ban izolálta a kalciumfémet.
A kalciumvegyületeket - mészkő, márvány, gipsz (valamint a mész - a mészkő égetésének terméke) több ezer éve használták az építőiparban.
A kalcium az egyik leggyakoribb elem a Földön. A kalciumvegyületek szinte minden állati és növényi szövetben megtalálhatók. A földkéreg tömegének 3,38%-át teszi ki (az 5. legnagyobb mennyiségben az oxigén, a szilícium, az alumínium és a vas után).

A kalcium megtalálása a természetben

Magas kémiai aktivitása miatt a kalcium szabad formában nem fordul elő a természetben.
A kalcium a földkéreg tömegének 3,38%-át teszi ki (az 5. legnagyobb mennyiségben az oxigén, a szilícium, az alumínium és a vas után). Az elem tartalma a tengervízben 400 mg/l.

Izotópok

A kalcium a természetben hat izotóp keverékeként fordul elő: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca és 48Ca, amelyek közül a leggyakoribb, a 40Ca 96,97%-át teszi ki. A kalciummagok a protonok varázslatos számát tartalmazzák: Z = 20. Izotópok
40
20
Ca20 és
48
20
A Ca28 kettő a természetben létező öt mag közül, kétszer akkora mágikus számmal.
A kalcium hat természetes izotópja közül öt stabil. A hatodik izotóp, a 48Ca, a hat közül a legnehezebb és nagyon ritka (izotóp-bősége mindössze 0,187%), kétszeres béta-bomláson megy keresztül, felezési ideje 1,6 1017 év.

Kőzetekben és ásványokban

A kalcium nagy részét különféle kőzetek szilikátjai és aluminoszilikátjai (gránit, gneisz stb.) tartalmazzák, különösen a földpátban - Ca-anortitban.
Az üledékes kőzetek formájában a kalciumvegyületeket a kréta és a mészkövek képviselik, amelyek főként kalcit ásványi anyagból (CaCO3) állnak. A kalcit kristályos formája - márvány - sokkal ritkábban fordul elő a természetben.
Meglehetősen elterjedtek a kalcium ásványok, mint a kalcit CaCO3, anhidrit CaSO4, alabástrom CaSO4 0,5H2O és gipsz CaSO4 2H2O, fluorit CaF2, apatit Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), dolomit MgCO3 CaCO3. A természetes vízben lévő kalcium és magnézium sók jelenléte meghatározza annak keménységét.
A földkéregben erőteljesen vándorló és különféle geokémiai rendszerekben felhalmozódó kalcium 385 ásványt képez (a negyedik legnagyobb ásványszám).

A kalcium biológiai szerepe

A kalcium gyakori makrotápanyag a növények, állatok és emberek szervezetében. Embereknél és más gerinceseknél a legtöbb a csontvázban és a fogakban található. A kalcium a csontokban hidroxiapatit formájában található. A legtöbb gerinctelen csoport (szivacsok, korallpolipok, puhatestűek stb.) „csontváza” a kalcium-karbonát (mész) különféle formáiból készül. A kalciumionok részt vesznek a véralvadási folyamatokban, és a sejteken belüli univerzális második hírvivőként is szolgálnak, és számos intracelluláris folyamatot szabályoznak - izomösszehúzódást, exocitózist, beleértve a hormonok és neurotranszmitterek szekrécióját. Az emberi sejtek citoplazmájában a kalcium koncentrációja körülbelül 10-4 mmol/l, az intercelluláris folyadékokban körülbelül 2,5 mmol/l.

A kalciumszükséglet az életkortól függ. A 19-50 éves felnőttek és a 4-8 éves gyermekek számára a napi szükséglet (RDA) 1000 mg (kb. 790 ml 1% zsírtartalmú tejben), a 9 és 18 éves kor közötti gyermekek esetében pedig 1300 mg naponta (körülbelül 1030 ml 1%-os zsírtartalmú tejben található). Serdülőkorban a csontváz gyors növekedése miatt nagyon fontos a kellő mennyiségű kalcium fogyasztása. Az Egyesült Államokban végzett kutatások szerint azonban a 12-19 éves lányok mindössze 11%-a, a fiúk 31%-a teljesíti szükségleteit. Kiegyensúlyozott étrendben a kalcium nagy része (kb. 80%) tejtermékekkel kerül a gyermek szervezetébe. A fennmaradó kalcium gabonából (beleértve a teljes kiőrlésű kenyeret és hajdinát), hüvelyesekből, narancsból, zöldekből és diófélékből származik. A tejzsír alapú „tejtermékek” (vaj, tejszín, tejföl, tejszín alapú fagylalt) gyakorlatilag nem tartalmaznak kalciumot. Minél több tejzsírt tartalmaz egy tejtermék, annál kevesebb kalciumot tartalmaz. A kalcium felszívódása a bélben kétféleképpen történik: transzcelluláris (transzcelluláris) és intercelluláris (paracelluláris). Az első mechanizmust a D-vitamin aktív formája (kalcitriol) és bélrendszeri receptorai közvetítik. Nagy szerepe van az alacsony vagy mérsékelt kalciumbevitelben. A táplálék magasabb kalciumtartalmával a sejtek közötti felszívódás kezd nagy szerepet játszani, ami a kalciumkoncentráció nagy gradiensével jár. A transzcelluláris mechanizmusnak köszönhetően a kalcium nagyobb mértékben szívódik fel a duodenumban (a kalcitriol receptorok ott található legmagasabb koncentrációja miatt). Az intercelluláris passzív átvitelnek köszönhetően a kalcium felszívódása a vékonybél mindhárom részében a legaktívabb. A kalcium paracelluláris felszívódását a laktóz (tejcukor) segíti elő.

A kalcium felszívódását gátolja egyes állati zsírok (beleértve a tehéntejzsírt és a marhahús zsírját, de nem a disznózsírt) és a pálmaolaj. Az ilyen zsírokban található palmitin- és sztearin-zsírsav az emésztés során a belekben leválik, és szabad formájukban szilárdan megköti a kalciumot, kalcium-palmitátot és kalcium-sztearátot (oldhatatlan szappanokat) képezve. Ennek a szappannak a formájában a kalcium és a zsír is elveszik a székletben. Ez a mechanizmus felelős a csökkent kalcium felszívódásért, a csontok mineralizációjának csökkenéséért és a csontok erősségének indirekt mértékének csökkenéséért pálmaolaj (pálma-olein) alapú anyatej-helyettesítő tápszert használó csecsemőknél. Az ilyen gyermekeknél a kalcium-szappanok kialakulása a belekben a széklet keményedésével, gyakoriságának csökkenésével, valamint gyakoribb regurgitációval és kólikával jár.

A kalcium koncentrációja a vérben, nagyszámú létfontosságú folyamatban betöltött fontossága miatt, pontosan szabályozott, megfelelő táplálkozással, valamint zsírszegény tejtermékek és D-vitamin megfelelő fogyasztásával hiány nem lép fel. A kalcium és/vagy D-vitamin hosszú távú hiánya az étrendben növeli a csontritkulás kockázatát, és csecsemőkorban angolkórt okoz.

A kalcium és a D-vitamin túlzott dózisa hiperkalcémiát okozhat. A maximális biztonságos adag 19 és 50 év közötti felnőttek számára napi 2500 mg (kb. 340 g Edam sajt).

A kalcium a második csoport fő alcsoportjának, D. I. Mengyelejev kémiai elemeinek periódusos rendszerének negyedik periódusának egyik eleme, 20-as rendszámmal. A Ca szimbólummal (lat. Kalcium). Az egyszerű anyag, a kalcium, lágy, kémiailag aktív alkáliföldfém, ezüstfehér színű.

A természetben nagyon sok van belőle: kalciumsókból hegyvonulatok, agyagos kőzetek keletkeznek, megtalálható a tenger- és folyóvizekben, növényi és állati szervezetek része. A kalcium a földkéreg tömegének 3,38%-át teszi ki (az 5. legnagyobb mennyiségben az oxigén, a szilícium, az alumínium és a vas után).

A kalcium a természetben hat izotóp keverékeként fordul elő: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca és 48 Ca, amelyek között a leggyakoribb - 40 Ca - 96,97%.

A kalcium hat természetes izotópja közül öt stabil. A hatodik 48 Ca izotópról, amely a hat közül a legnehezebb és nagyon ritka (izotóp-bősége mindössze 0,187%), nemrég fedezték fel, hogy kétszeres béta-bomláson megy keresztül, felezési ideje 5,3 x 10 19 év.

A kalcium nagy részét különféle kőzetek szilikátjai és aluminoszilikátjai (gránit, gneisz stb.) tartalmazzák, különösen a földpátban - Ca-anortitban.

Az üledékes kőzetek formájában a kalciumvegyületeket a kréta és a mészkövek képviselik, amelyek főként kalcit ásványi anyagból (CaCO 3) állnak. A kalcit kristályos formája - márvány - sokkal ritkábban fordul elő a természetben.

Kalcium ásványi anyagok, például kalcit CaCO 3, CaSO 4 anhidrit, alabástrom CaSO 4 ·0,5H 2 O és gipsz CaSO 4 · 2H 2 O, fluorit CaF 2, apatitok Ca 5 (PO 4) 3 (F,Cl, OH), dolomit MgCO 3 · CaCO 3. A természetes vízben lévő kalcium és magnézium sók jelenléte meghatározza annak keménységét.

A földkéregben erőteljesen vándorló és különféle geokémiai rendszerekben felhalmozódó kalcium 385 ásványt képez (a negyedik legnagyobb ásványszám).

A kalcium természetes migrációjában jelentős szerepet játszik a „karbonát-egyensúly”, amely a kalcium-karbonát vízzel és szén-dioxiddal való kölcsönhatásának reverzibilis reakciójával jár együtt az oldható bikarbonát képződésével:

CaCO 3 + H 2 O + CO 2 ↔ Ca (HCO 3) 2 ↔ Ca 2+ + 2HCO 3 -

(az egyensúly a szén-dioxid koncentrációjától függően balra vagy jobbra tolódik el).

A biogén vándorlás óriási szerepet játszik.

A kalciumvegyületek szinte minden állati és növényi szövetben megtalálhatók (lásd még alább). Jelentős mennyiségű kalcium található az élő szervezetekben. Így a hidroxiapatit Ca 5 (PO 4) 3 OH, vagy egy másik bejegyzésben a 3Ca 3 (PO 4) 2 ·Ca(OH) 2 a gerincesek csontszövetének alapja, beleértve az embert is; Sok gerinctelen állat héja és héja, tojáshéj stb. kalcium-karbonátból CaCO 3-ból készül. Az emberek és állatok élő szöveteiben 1,4-2% Ca (tömeghányad) található; 70 kg tömegű emberi testben a kalciumtartalom körülbelül 1,7 kg (főleg a csontszövet sejtközi anyagában).

A kalciumot először Davy szerzett 1808-ban elektrolízissel. Más alkáli- és alkáliföldfémekhez hasonlóan azonban a 20-as számú elemet nem lehet előállítani elektrolízissel vizes oldatokból. A kalciumot olvadt sóinak elektrolízisével nyerik.

Ez egy összetett és energiaigényes folyamat. A kalcium-kloridot elektrolizátorban olvasztják meg egyéb sók hozzáadásával (a CaCl 2 olvadáspontjának csökkentéséhez szükségesek).

Az acélkatód csak az elektrolit felületét érinti; a felszabaduló kalcium megtapad és megkeményedik rajta. A kalcium felszabadulásával a katód fokozatosan megemelkedik, és végül egy 50...60 cm hosszú kalcium „rudat” kapunk, amelyet kivesszük, leverjük az acélkatódról, és a folyamat kezdődik elölről. Az „érintéses módszer” kalcium-kloriddal, vassal, alumíniummal és nátriummal erősen szennyezett kalciumot termel. Argonatmoszférában történő olvasztással tisztítják.

Ha az acélkatódot kalciummal ötvözhető fémből készült katóddal helyettesítjük, akkor az elektrolízis során a megfelelő ötvözetet kapjuk. A céltól függően ötvözetként használható, vagy vákuumban desztillálással tiszta kalciumot nyerhetünk. Így keletkeznek kalciumötvözetek cinkkel, ólommal és rézzel.

A kalcium előállításának egy másik módszerét - metallotermikus - elméletileg 1865-ben a híres orosz kémikus, N.N. Beketov. A kalciumot alumíniummal redukálják, mindössze 0,01 Hgmm nyomáson. Feldolgozási hőmérséklet 1100...1200°C. A kalciumot gőz formájában nyerik, amelyet azután kondenzálnak.

Az elmúlt években egy másik módszert fejlesztettek ki az elem megszerzésére. A kalcium-karbid termikus disszociációján alapul: a vákuumban 1750°C-ra hevített karbid elbomlik, és kalciumgőzt és szilárd grafitot képez.

A kalcium fém két allotróp módosulatban létezik. 443 °C-ig az α-Ca köbös felületközpontú ráccsal (a paraméter = 0,558 nm) stabil; a β-Ca α-Fe típusú köbös testközpontú ráccsal (a paraméter = 0,448 nm) stabil stabilabb. Normál entalpia Δ H 0 átmenet α → β 0,93 kJ/mol.

A nyomás fokozatos növekedésével a félvezető tulajdonságait kezdi mutatni, de nem válik félvezetővé a szó teljes értelmében (ez már nem is fém). A nyomás további növelésével visszatér fémes állapotba, és szupravezető tulajdonságokat kezd mutatni (a szupravezetés hőmérséklete hatszor magasabb, mint a higanyé, vezetőképességében pedig messze meghaladja az összes többi elemet). A kalcium egyedi viselkedése sok tekintetben hasonló a stronciuméhoz.

Annak ellenére, hogy az elem mindenütt jelen van, még a vegyészek sem láttak elemi kalciumot. Ez a fém azonban mind megjelenésében, mind viselkedésében teljesen különbözik az alkálifémektől, amelyekkel való érintkezés tüzek és égési sérülések veszélyével jár. Levegőn biztonságosan tárolható, víztől nem gyullad meg. Az elemi kalcium mechanikai tulajdonságai nem teszik „fekete bárányká” a fémek családjában: a kalcium sokakat felülmúl szilárdságában és keménységében; esztergán esztergálható, drótba húzható, kovácsolható, préselhető.

És mégis, az elemi kalciumot szinte soha nem használják szerkezeti anyagként. Ahhoz túl aktív. A kalcium könnyen reagál oxigénnel, kénnel és halogénekkel. Bizonyos körülmények között még nitrogénnel és hidrogénnel is reagál. A szén-oxidok környezete, amely a legtöbb fém számára inert, agresszív a kalcium számára. CO és CO 2 atmoszférában ég.

Természetesen ilyen kémiai tulajdonságokkal rendelkező kalcium nem létezhet a természetben szabad állapotban. A természetes és mesterséges kalciumvegyületek azonban kiemelkedő fontosságúak.

A kalcium egy tipikus alkáliföldfém. A kalcium kémiai aktivitása magas, de alacsonyabb, mint az összes többi alkáliföldfémé. Könnyen reagál a levegő oxigénjével, szén-dioxidjával és nedvességével, ezért a fém kalcium felülete általában tompa szürke színű, ezért a laboratóriumban a kalciumot általában a többi alkáliföldfémhez hasonlóan szorosan lezárt tégelyben egy réteg alatt tárolják. kerozinból vagy folyékony paraffinból.

A standard potenciálok sorozatában a kalcium a hidrogéntől balra található. A Ca 2+ /Ca 0 pár standard elektródpotenciálja -2,84 V, így a kalcium aktívan reagál a vízzel, de gyulladás nélkül:

Ca + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + H 2 + Q.

A kalcium normál körülmények között reagál aktív nemfémekkel (oxigén, klór, bróm):

2Ca + O 2 = 2CaO, Ca + Br 2 = CaBr 2.

Levegőn vagy oxigénben hevítve a kalcium meggyullad. A kalcium kevésbé aktív nemfémekkel (hidrogén, bór, szén, szilícium, nitrogén, foszfor és mások) reagál hevítés közben, például:

Ca + H 2 = CaH 2, Ca + 6B = CaB 6,

3Ca + N 2 = Ca 3 N 2, Ca + 2C = CaC 2,

3Ca + 2P = Ca 3 P 2 (kalcium-foszfid), ismertek a CaP és CaP 5 összetételű kalcium-foszfidok is;

2Ca + Si = Ca 2 Si (kalcium-szilicid), ismertek a CaSi, Ca 3 Si 4 és CaSi 2 összetételű kalcium-szilicidek is.

A fenti reakciók előfordulását általában nagy mennyiségű hő felszabadulása kíséri (vagyis ezek a reakciók exotermek). Minden nemfém vegyületben a kalcium oxidációs állapota +2. A legtöbb nemfém kalciumvegyület víz hatására könnyen lebomlik, például:

CaH 2 + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2,

Ca 3 N 2 + 3H 2 O = 3Ca(OH) 2 + 2NH 3.

A Ca 2+ -ion színtelen. Ha oldható kalcium-sókat adnak a lánghoz, a láng téglavörösre változik.

A kalciumsók, mint például a CaCl 2 -klorid, CaBr 2 -bromid, CaI 2 -jodid és Ca(NO 3) 2 -nitrát jól oldódnak vízben. Vízben oldhatatlan a CaF 2 fluorid, a CaCO 3 karbonát, a CaSO 4 szulfát, a Ca 3 (PO 4) 2 ortofoszfát, a CaC 2 O 4 oxalát és néhány más.

Fontos, hogy a kalcium-karbonát CaCO 3 -tól eltérően a savas kalcium-karbonát (bikarbonát) Ca(HCO 3) 2 vízben oldódik. A természetben ez a következő folyamatokhoz vezet. Amikor a szén-dioxiddal telített hideg eső vagy folyóvíz behatol a föld alá és mészkőre esik, feloldódásuk megfigyelhető:

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O = Ca(HCO 3) 2.

Ugyanazokon a helyeken, ahol a kalcium-hidrogén-karbonáttal telített víz a föld felszínére kerül, és a napsugarak felmelegítik, fordított reakció történik:

Ca(HCO 3) 2 = CaCO 3 + CO 2 + H 2 O.

Így terjednek át nagy tömegű anyagok a természetben. Ennek eredményeként hatalmas rések képződhetnek a föld alatt, és gyönyörű kő „jégcsapok” - cseppkövek és sztalagmitok - alakulnak ki a barlangokban.

A vízben oldott kalcium-hidrogén-karbonát jelenléte nagymértékben meghatározza a víz átmeneti keménységét. Ideiglenesnek nevezik, mert amikor a víz forr, a bikarbonát lebomlik és a CaCO 3 kicsapódik. Ez a jelenség például ahhoz vezet, hogy a vízforralóban idővel vízkő képződik.

Egészen a közelmúltig a kalciumfém szinte semmi hasznát nem vette. Az USA például a második világháború előtt mindössze 10...25 tonna kalciumot fogyasztott évente, Németország 5...10 tonnát, de az új technológiai területek kifejlesztéséhez sok ritka és tűzálló fémre van szükség. . Kiderült, hogy sokuk számára a kalcium nagyon kényelmes és aktív redukálószer, és az elemet tórium, vanádium, cirkónium, berillium, nióbium, urán, tantál és más tűzálló fémek előállításához kezdték használni. A tiszta fémes kalciumot széles körben használják a metallotermiában ritka fémek előállítására.

Tiszta kalciumot használnak az akkumulátorlemezek és a karbantartást nem igénylő, alacsony önkisülésű ólom-savas indítóakkumulátorok gyártásához használt ólom ötvözésére. A fémes kalciumot a kiváló minőségű kalcium babbits BKA előállításához is használják.

A kalciumfémet elsősorban redukálószerként használják fémek, különösen nikkel, réz és rozsdamentes acél gyártásában. A kalciumot és hidridjét nehezen redukálható fémek, például króm, tórium és urán előállítására is használják. A kalcium-ólom ötvözeteket akkumulátorokban és csapágyötvözetekben használják. A kalciumgranulátumokat a levegő nyomainak eltávolítására is használják a vákuumkészülékekből.

A fémek polírozására szolgáló készítményekben por alakú természetes kréta található. De nem moshat fogat természetes krétaporral, mivel ez héjmaradványokat és kis állatok héját tartalmazza, amelyek rendkívül kemények és roncsolják a fogzománcot.

Használatkalciummagfúzióban

A 48 Ca izotóp a leghatékonyabb és leggyakrabban használt anyag a szupernehéz elemek előállítására és a periódusos rendszer új elemeinek felfedezésére. Például abban az esetben, ha 48 Ca-iont használnak szupernehéz elemek előállítására gyorsítókban, ezeknek az elemeknek a magjai százszor és ezerszer hatékonyabban jönnek létre, mint más „lövedékek” (ionok) használatakor. A radioaktív kalciumot széles körben használják a biológiában és az orvostudományban, mint izotóp indikátort az élő szervezet ásványi anyagcsere-folyamatainak vizsgálatában. Segítségével megállapították, hogy a szervezetben folyamatos a kalciumionok cseréje a plazma, a lágyszövetek, sőt a csontszövet között is. A 45Ca a talajban lezajló anyagcsere-folyamatok vizsgálatában és a növények kalciumfelvételi folyamatainak vizsgálatában is nagy szerepet játszott. Ugyanazon izotóppal sikerült kimutatni az acél és az ultratiszta vas kalciumvegyületekkel való szennyeződésének forrásait az olvasztási folyamat során.

A kalcium oxigén- és nitrogénmegkötő képessége lehetővé tette inert gázok tisztítására, illetve getterként (a Getter gázok elnyelésére és elektronikus eszközökben mélyvákuum létrehozására használt anyag.) vákuum rádióberendezésekben történő felhasználását.

Egyes mesterségesen előállított kalciumvegyületek még ismertebbek és elterjedtebbek, mint a mészkő vagy a gipsz. Így az oltott Ca(OH)2-t és az égetett mész CaO-t használták az ősi építők.

A cement szintén mesterségesen előállított kalciumvegyület. Először agyag vagy homok és mészkő keverékét égetik ki, hogy klinkert állítsanak elő, amelyet aztán finom szürke porrá őrölnek. Sokat lehet beszélni a cementről (vagy inkább a cementekről), ez egy független cikk témája.

Ugyanez vonatkozik az üvegre is, amely általában szintén tartalmazza az elemet.

Kalcium-hidrid

A kalcium hidrogénatmoszférában történő hevítésével CaH 2 (kalcium-hidrid) keletkezik, amelyet a kohászatban (metallotermia) és a szántóföldi hidrogéngyártásban használnak fel.

Optikai és lézeres anyagok

A kalcium-fluoridot (fluorit) egykristályok formájában használják az optikában (csillagászati ​​objektívek, lencsék, prizmák) és lézeranyagként. A kalcium-volframátot (scheelit) egykristályok formájában használják a lézertechnológiában és szcintillátorként is.

Kalcium-karbid

A kalcium-karbid egy olyan anyag, amelyet véletlenül fedeztek fel egy új kemence kialakítása során. Egészen a közelmúltig a kalcium-karbid CaCl 2-t főként autogén hegesztésre és fémek vágására használták. Amikor a karbid kölcsönhatásba lép a vízzel, acetilén képződik, és az acetilén oxigénáramban történő égése lehetővé teszi, hogy közel 3000 °C hőmérsékletet érjünk el. Az utóbbi időben az acetilént és vele együtt a keményfémet egyre kevésbé használják hegesztésre, és egyre inkább a vegyiparban.

Kalcium mintkémiai áramforrás

A kalciumot, valamint alumínium- és magnéziumötvözeteit a hőelektromos tartalék akkumulátorokban anódként használják (például kalcium-kromát elem). A kalcium-kromátot az ilyen akkumulátorokban katódként használják. Az ilyen akkumulátorok sajátossága a rendkívül hosszú eltarthatóság (évtizedek), megfelelő állapotban, bármilyen körülmények között (tér, nagy nyomás) működőképesség, nagy tömeg- és térfogati fajlagos energia. Hátránya: rövid élettartam. Az ilyen akkumulátorokat ott használják, ahol rövid ideig kolosszális elektromos energia előállítására van szükség (ballisztikus rakéták, egyes űrhajók stb.).

Tűzálló anyagok akalcium

A kalcium-oxidot mind szabad formában, mind kerámia keverékek részeként tűzálló anyagok előállításához használják.

Gyógyszerek

A kalciumvegyületeket széles körben használják antihisztaminként.

• Kalcium-klorid
• Kalcium-glükonát
• Kalcium-glicerofoszfát

Ezenkívül a kalciumvegyületeket a csontritkulás megelőzésére szolgáló gyógyszerek, a terhes nők és idősek vitaminkomplexei tartalmazzák.

A kalcium gyakori makrotápanyag a növények, állatok és emberek szervezetében. Embereknél és más gerinceseknél a legtöbb a csontvázban és a fogakban található foszfátok formájában. A legtöbb gerinctelen csoport (szivacsok, korallpolipok, puhatestűek stb.) csontváza a kalcium-karbonát (mész) különféle formáiból áll. A kalciumszükséglet az életkortól függ. Felnőtteknél a szükséges napi bevitel 800-1000 milligramm (mg), gyermekeknél 600-900 mg, ami a csontváz intenzív növekedése miatt nagyon fontos a gyermekek számára. A táplálékkal az emberi szervezetbe jutó kalcium nagy része a tejtermékekben található, a fennmaradó kalcium húsból, halból és egyes növényi termékekből (különösen a hüvelyesekből) származik.

Az aszpirin, az oxálsav és az ösztrogén származékok akadályozzák a kalcium felszívódását. Oxálsavval kombinálva a kalcium vízben oldhatatlan vegyületeket termel, amelyek a vesekövek alkotórészei.

A kalcium és a D-vitamin túlzott dózisa hiperkalcémiát okozhat, amelyet a csontok és szövetek intenzív meszesedése követ (főleg a húgyúti rendszert érintve). A maximális napi biztonságos adag egy felnőtt számára 1500-1800 milligramm.

Kalcium kemény vízben

A „keménység” egy szóval meghatározott tulajdonságok összességét a benne oldott kalcium- és magnéziumsók adják a víznek. A kemény víz sok élethelyzetben alkalmatlan. Gőzkazánokban és kazánberendezésekben vízkőréteget képez, megnehezíti a szövetek festését és mosását, de alkalmas szappankészítésre és emulziók készítésére az illatszergyártásban. Ezért korábban, amikor a vízlágyítás módszerei tökéletlenek voltak, a textil- és parfümgyárak általában „lágy” vízforrások közelében helyezkedtek el.

Megkülönböztetünk átmeneti és tartós merevséget. Átmeneti (vagy karbonátos) keménységet a Ca(HCO 3) 2 és Mg(HCO 3) 2 oldható szénhidrogének adnak a víznek. Egyszerű forralással eltávolítható, melynek során a bikarbonátok vízben oldhatatlan kalcium- és magnézium-karbonátokká alakulnak.

Az állandó keménységet ugyanazon fémek szulfátjai és kloridjai hozzák létre. És kiküszöbölhető, de sokkal nehezebb megtenni.

A két keménység összege adja a teljes vízkeménységet. A különböző országokban eltérően értékelik. A víz keménységét szokás az egy liter vízben lévő kalcium és magnézium milligramm egyenértékeinek számával kifejezni. Ha egy liter vízben kevesebb, mint 4 mekv, akkor a víz lágynak tekinthető; koncentrációjuk növekedésével egyre durvábbá válik, és ha a tartalom meghaladja a 12 egységet, akkor nagyon durvábbá válik.

A víz keménységét általában szappanos oldattal határozzák meg. Ezt az oldatot (bizonyos koncentrációjú) cseppenként hozzáadjuk mért mennyiségű vízhez. Amíg Ca 2+ vagy Mg 2+ ionok vannak a vízben, azok zavarják a habképződést. A szappanoldat habképződés előtti elfogyasztása alapján számítjuk ki a Ca 2+ és Mg 2+ ionok tartalmát.

Érdekes módon a víz keménységét az ókori Rómában is hasonló módon határozták meg. Reagensként csak vörösbor szolgált - színezőanyagai kalcium- és magnéziumionokkal is csapadékot képeznek.

Kalcium tárolás

A kalcium fém hosszú ideig tárolható 0,5-60 kg tömegű darabokban. Az ilyen darabokat horganyzott vasdobokba helyezett papírzacskókban tárolják, forrasztott és festett varratokkal. A szorosan lezárt dobokat fadobozokba helyezzük. A 0,5 kg-nál kisebb darabokat nem lehet sokáig tárolni - gyorsan oxiddá, hidroxiddá és kalcium-karbonáttá alakulnak.

Kalcium(Kalcium), Ca, a Mengyelejev-féle periodikus rendszer II. csoportjába tartozó kémiai elem, 20-as rendszám, 40,08 atomtömeg; ezüst-fehér könnyűfém. A természetes elem hat stabil izotóp keveréke: 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca, 46 Ca és 48 Ca, amelyek közül a 40 Ca a legnagyobb mennyiségben előforduló (96, 97%).

A Ca-vegyületeket - mészkő, márvány, gipsz (valamint a mész - a mészkő égetésének terméke) már az ókorban használták az építőiparban. A 18. század végéig a vegyészek a meszet egyszerű szilárd anyagnak tekintették. 1789-ben A. Lavoisier azt javasolta, hogy a mész, a magnézia, a barit, az alumínium-oxid és a szilícium-dioxid összetett anyagok. 1808-ban G. Davy nedves oltott mész és higany-oxid keverékét higanykatóddal elektrolízisnek vetette alá, és előállított egy Ca-amalgámot, és abból higanyt desztillálva kapott egy „Calcium” nevű fémet (a latin calx, neme calcis - mész) .

A kalcium eloszlása ​​a természetben. A földkéreg bőségét tekintve a Ca az 5. helyen áll (O, Si, Al és Fe után); tartalom 2,96 tömeg%. Erőteljesen vándorol és különféle geokémiai rendszerekben halmozódik fel, 385 ásványt képezve (ásványok számában 4. hely). Kevés Ca van a Föld köpenyében, és valószínűleg még kevesebb a Föld magjában (0,02% a vasmeteoritokban). A földkéreg alsó részén a Ca dominál, a fő kőzetekben halmozódik fel; a Ca nagy részét a földpát tartalmazza - Ca-anoritit; a bázikus kőzetekben a tartalom 6,72%, a savas kőzetekben (gránit és mások) 1,58%. A bioszférában a Ca kivételesen éles differenciálódása megy végbe, ami főként a „karbonátegyensúlyhoz” kapcsolódik: amikor a szén-dioxid kölcsönhatásba lép a karbonátos CaCO 3-mal, oldható Ca(HCO 3) 2 hidrogén-karbonát képződik: CaCO 3 + H 2 O + CO 2 = Ca(HCO 3) 2 = Ca 2+ + 2HCO 3-. Ez a reakció reverzibilis és a Ca újraeloszlás alapja. Ha a vizekben magas a CO 2 tartalom, akkor Ca oldatban van, alacsony CO 2 tartalom esetén pedig az ásványi kalcit CaCO 3 kicsapódik, vastag mészkő-, kréta- és márványlerakódásokat képezve.

A biogén vándorlás is óriási szerepet játszik a Ca történetében. A fémelemek élőanyagában a Ca a fő. Ismertek olyan élőlények, amelyek több mint 10% Ca-t (több szén) tartalmaznak, Ca-vegyületekből, főleg CaCO 3-ból építik fel vázukat (meszes algák, sok puhatestű, tüskésbőrűek, korallok, rizómák stb.). Csontvázak eltemetésével a tengerben. Az állatok és növények az algák, a korallok és más mészkövek kolosszális tömegeinek felhalmozódásával járnak, amelyek a föld mélyébe merülve és mineralizálódva különféle típusú márványokká alakulnak.

A nedves éghajlatú hatalmas területeket (erdőövezetek, tundra) a Ca-hiány jellemzi - itt könnyen kimosódik a talajból. Ez összefügg a talaj alacsony termékenységével, a háziállatok alacsony termőképességével, kis méretével és gyakran csontrendszeri betegségekkel. Ezért nagy jelentősége van a talaj meszezésének, a háziállatok és madarak takarmányozásának stb.. Ezzel szemben száraz éghajlaton a CaCO 3 rosszul oldódik, ezért a sztyeppék és sivatagok tájai Ca-ban gazdagok. A sós mocsarakban és a sós tavakban gyakran felhalmozódik a gipsz CaSO 4 · 2H 2 O.

A folyók sok kalciumot visznek az óceánba, de az nem marad meg az óceán vizében (átlagos tartalom 0,04%), hanem az élőlények vázában koncentrálódik, és haláluk után főleg CaCO formájában rakódik le a tengerfenékre. 3. A meszes iszapok minden óceán fenekén elterjedtek, legfeljebb 4000 m mélységben (nagyobb mélységben a CaCO 3 feloldódik, és az ott élő szervezetek gyakran Ca-hiányban szenvednek).

A talajvíz fontos szerepet játszik a Ca migrációjában. Mészkőmasszívumokban helyenként erőteljesen kilúgozzák a CaCO 3 -ot, ami a karszt kialakulásához, barlangok, cseppkövek kialakulásához kapcsolódik. A kalciton kívül az elmúlt geológiai korszakok tengereiben a Ca-foszfátok (például a kazahsztáni Karatau-foszforit-lerakódások), a dolomit CaCO 3 ·MgCO 3 és a lagúnákban a párolgás során a gipsz lerakódása is előfordult.

A geológiai történelem során a biogén karbonátképződés fokozódott és a kalcit kémiai kiválása csökkent. A prekambriumi tengerekben (több mint 600 millió évvel ezelőtt) nem voltak meszes csontvázú állatok; a kambrium óta terjedtek el (korallok, szivacsok stb.). Ez a prekambriumi légkör magas CO 2 -tartalmával függ össze.

A kalcium fizikai tulajdonságai. Az α-formájú Ca kristályrácsa (közönséges hőmérsékleten stabil) felületközpontú köbös, a = 5,56 Å. Atomsugár 1,97Å, ionsugár Ca 2+ 1,04Å. Sűrűsége 1,54 g/cm3 (20 °C). 464 °C felett a hatszögletű β-forma stabil. t olvadáspont 851 °C, t forráspont 1482 °C; a lineáris tágulás hőmérsékleti együtthatója 22·10 -6 (0-300 °C); hővezető képesség 20 °C-on 125,6 W/(m K) vagy 0,3 cal/(cm s °C); fajlagos hőkapacitás (0-100 °C) 623,9 J/(kg K) vagy 0,149 cal/(g °C); elektromos ellenállás 20 °C-on 4,6·10-8 ohm·m vagy 4,6·10-6 ohm·cm; az elektromos ellenállás hőmérsékleti együtthatója 4,57·10 -3 (20 °C). Rugalmassági modulus 26 Gn/m2 (2600 kgf/mm2); szakítószilárdság 60 MN/m 2 (6 kgf/mm 2); rugalmassági határ 4 MN/m 2 (0,4 kgf/mm 2), folyáshatár 38 MN/m 2 (3,8 kgf/mm 2); relatív nyúlás 50%; Brinell keménység 200-300 Mn/m2 (20-30 kgf/mm2). A kellően nagy tisztaságú kalcium műanyag, könnyen préselhető, hengerelhető és vágható.

A kalcium kémiai tulajdonságai. A Ca 4s 2 atom külső elektronhéjának konfigurációja, mely szerint a vegyületekben lévő Ca 2 vegyértékű. Kémiailag a Ca nagyon aktív. Normál hőmérsékleten a Ca könnyen kölcsönhatásba lép a levegő oxigénjével és nedvességével, ezért hermetikusan lezárt tartályokban vagy ásványolaj alatt tárolják. Levegőn vagy oxigénben hevítve meggyullad, és CaO bázikus oxidot eredményez. A Ca - CaO 2 és a CaO 4 peroxidok is ismertek. A Ca eleinte gyorsan reagál hideg vízzel, majd a reakció lelassul a Ca(OH) 2 film képződése miatt. A Ca heves reakcióba lép forró vízzel és savakkal, és H2 szabadul fel (a tömény HNO3 kivételével). Hidegben fluorral, 400 °C felett pedig klórral és brómmal reagál, CaF 2-t, CaCl 2-t és CaBr 2-t adva. Olvadt állapotban ezek a halogenidek úgynevezett alvegyületeket képeznek a Ca - CaF, CaCl segítségével, amelyekben a Ca formálisan egyértékű. Ha a Ca-t kénnel hevítjük, kalcium-szulfid CaS-t kapunk, amely ként ad hozzá, és poliszulfidokat képez (CaS 2, CaS 4 és mások). A Ca 300-400 °C-on száraz hidrogénnel kölcsönhatásba lépve CaH 2 hidridet képez - egy ionos vegyület, amelyben a hidrogén anion. 500 °C-on Ca és nitrogén Ca 3 N 2 -nitridet eredményez; a Ca és az ammónia kölcsönhatása hidegben komplex ammónia Ca 6 képződéséhez vezet. Levegő hozzáférés nélkül grafittal, szilíciummal vagy foszforral hevítve a Ca kalcium-karbid CaC 2, szilicidek Ca 2 Si, CaSi, CaSi 2 és foszfid Ca 3 P 2. A Ca intermetallikus vegyületeket képez Al, Ag, Au, Cu, Li, Mg, Pb, Sn és másokkal.

Kalcium beszerzése. Az iparban a Ca-t kétféleképpen nyerik: 1) CaO és Al-por brikettezett keverékének hevítésével 1200 °C-ra 0,01-0,02 Hgmm vákuumban. Művészet.; a reakció során felszabaduló: 6CaO + 2 Al = 3CaO·Al 2 O 3 + 3Ca Ca-gőzök hideg felületen kondenzálódnak; 2) a CaCl 2 és KCl olvadék folyékony réz-kalcium katóddal történő elektrolízisével Cu-Ca ötvözetet (65% Ca) állítanak elő, amelyből a Ca-t vákuumban 950-1000 °C hőmérsékleten ledesztillálják. 0,1-0,001 Hgmm. Művészet.

A kalcium alkalmazása. A Ca-t tiszta fém formájában redukálószerként használják U, Th, Cr, V, Zr, Cs, Rb és egyes ritkaföldfémek vegyületeiből. Acélok, bronzok és egyéb ötvözetek dezoxidálására, kőolajtermékek kén eltávolítására, szerves folyadékok víztelenítésére, argon nitrogénszennyeződésektől való tisztítására és gázelnyelőként elektromos vákuumkészülékekben is használják. A Pb-Na-Ca rendszer súrlódásgátló anyagait, valamint az elektromos héjak gyártásához használt Pb-Ca ötvözeteket széles körben alkalmazzák a technológiában. kábelek A Ca-Si-Ca ötvözetet (szilícium-kalcium) deoxidáló- és gáztalanítóként használják kiváló minőségű acélok gyártásánál.

Kalcium a szervezetben. A Ca az életfolyamatok normális működéséhez szükséges biogén elemek egyike. Az állatok és növények minden szövetében és folyadékában megtalálható. Csak ritka élőlények fejlődhetnek Ca-mentes környezetben. Egyes szervezetekben a Ca-tartalom eléri a 38%-ot; emberben - 1,4-2%. A növényi és állati szervezetek sejtjei szigorúan meghatározott arányú Ca 2+, Na + és K + ionokat igényelnek extracelluláris környezetben. A növények a Ca-t a talajból nyerik. A Ca-hoz való viszonyuk alapján a növényeket kalcefilekre és kalcefóbokra osztják. Az állatok táplálékból és vízből nyerik a Ca-t. A kalcium számos sejtszerkezet kialakításához, a külső sejtmembránok normál permeabilitásának fenntartásához, a halak és más állatok ikrájának megtermékenyítéséhez, valamint számos enzim aktiválásához szükséges. A Ca 2+ ionok ingerületet adnak át az izomrostnak, ennek hatására összehúzódnak, fokozzák a szívösszehúzódások erejét, fokozzák a leukociták fagocita funkcióját, aktiválják a védő vérfehérjék rendszerét, részt vesznek annak koagulációjában. A sejtekben szinte az összes Ca megtalálható fehérjékkel, nukleinsavakkal, foszfolipidekkel alkotott vegyületek formájában, valamint szervetlen foszfátokkal és szerves savakkal alkotott komplexekben. Az emberek és a magasabb rendű állatok vérplazmájában a Ca mindössze 20-40%-a köthető fehérjékhez. Csontvázas állatokban az összes Ca 97-99% -át építőanyagként használják fel: gerincteleneknél főként CaCO 3 (puhatestű kagylók, korallok), gerinceseknél - foszfátok formájában. Sok gerinctelen kalciumot raktároz vedlés előtt, hogy új csontvázat építsen, vagy hogy kedvezőtlen körülmények között biztosítsa az életfunkciókat.

Az emberek és a magasabb rendű állatok vérének Ca-tartalmát a mellékpajzsmirigy és a pajzsmirigy hormonjai szabályozzák. Ezekben a folyamatokban kulcsszerepet játszik a D-vitamin A Ca felszívódása a vékonybél elülső részében történik. A kalcium felszívódása a bél savasságának csökkenésével romlik, és a táplálékban lévő Ca, P és zsír arányától függ. Az optimális Ca/P arány a tehéntejben körülbelül 1,3 (burgonyában 0,15, babban 0,13, húsban 0,016). Ha az élelmiszerben feleslegben van P vagy oxálsav, a Ca felszívódás romlik. Az epesavak felgyorsítják a felszívódását. Az emberi táplálékban az optimális Ca/zsír arány 0,04-0,08 g Ca 1 g zsírra vonatkoztatva. A Ca kiválasztódása főként a beleken keresztül történik. Az emlősök sok Ca-t veszítenek a tejben a laktáció során. A foszfor-kalcium anyagcsere zavaraival fiatal állatokban és gyermekekben angolkór, felnőtt állatokban pedig a csontváz összetételében és szerkezetében bekövetkező változások (osteomalacia) alakulnak ki.