Calci

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Aquest article tracta sobre l'element químic. Vegeu-ne altres significats a «Calci (Itàlia)».
Calci
20Ca
PotassiCalciEscandi
Mg

Ca

Sr
Aspecte
Gris apagat, platejat



Línies espectrals del calci
Propietats generals
Nom, símbol, nombre Calci, Ca, 20
Categoria d'elements Metalls alcalinoterris
Grup, període, bloc 24, s
Pes atòmic estàndard 40,078(4)
Configuració electrònica [Ar] 4s2
2, 8, 8, 2
Configuració electrònica de Calci
Propietats físiques
Fase Sòlid
Densitat
(prop de la t. a.)
1,55 g·cm−3
Densitat del
líquid en el p. f.
1,378 g·cm−3
Punt de fusió 1.115 K, 842 °C
Punt d'ebullició 1.757 K, 1.484 °C
Entalpia de fusió 8,54 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització 154,7 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar 25,929 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
a T (K) 864 956 1.071 1.227 1.443 1.755
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació +2, +1[1]
(òxid bàsic fort)
Electronegativitat 1,00 (escala de Pauling)
Energies d'ionització
(més)
1a: 589,8 kJ·mol−1
2a: 1.145,4 kJ·mol−1
3a: 4.912,4 kJ·mol−1
Radi atòmic 197 pm
Radi covalent 176±10 pm
Radi de Van der Waals 231 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina Cúbica centrada en la cara
Calci té una estructura cristal·lina cúbica centrada en la cara
Ordenació magnètica Diamagnètic
Resistivitat elèctrica (20 °C) 33,6 nΩ·m
Conductivitat tèrmica 201 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica (25 °C) 22,3 µm·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima) (20 °C) 3.810 m·s−1
Mòdul d'elasticitat 20 GPa
Mòdul de cisallament 7,4 GPa
Mòdul de compressibilitat 17 GPa
Coeficient de Poisson 0,31
Duresa de Mohs 1,75
Duresa de Brinell 167 MPa
Nombre CAS 7440-70-2
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops del calci
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD
40Ca 96,941% 40Ca és estable amb 20 neutrons
41Ca traça 1,03×105 a ε - 41K
42Ca 0,647% 42Ca és estable amb 22 neutrons
43Ca 0,135% 43Ca és estable amb 23 neutrons
44Ca 2,086% 44Ca és estable amb 24 neutrons
45Ca sin 162,7 d β 0,258 45Sc
46Ca 0,004% >2,8×1015 a ββ  ? 46Ti
47Ca sin 4,536 d β 0,694. 1,99 47Sc
γ 1,297 -
48Ca 0,187% >4×1019 a ββ  ? 48Ti

El calci és un element químic, de símbol Ca i de nombre atòmic 20. És un element químic essencial per a la vida. Es calcula que entre un 1,5% i un 2% del pes d'una persona és calci, del qual el 99% es troba en els ossos i la resta en teixits i fluids corporals intervenint en el metabolisme cel·lular.

En la parla vulgar s'utilitza la veu calci per a referir-se a les seves sals (v.g., 'aquesta aigua té molt calci; en les canonades es diposita molt calci, etc.)

Característiques principals[modifica | modifica el codi]

El calci és un metall alcalinoterri bla, mal·leable i dúctil que crema amb flama roja formant òxid de calci i nitrur. Les superfícies recents són de color blanc platejat però empal·lidixen ràpidament tornant-se lleugerament groguenques exposades a l'aire i en última instància grisa o blanques per la formació de l'hidròxid de calci al reaccionar amb la humitat ambiental. Reacciona violentament amb l'aigua per a formar l'hidròxid Ca(OH)2 desprenent hidrogen.

Aplicacions[modifica | modifica el codi]

Paper biològic[modifica | modifica el codi]

El calci actua com a mediador intracel·lular complint una funció de segon missatger; per exemple, el catió Ca2+ intervé en la contracció dels músculs. També està implicat en la regulació d'alguns enzims cinases que realitzen funcions de fosforilació, per exemple la proteïna-cinasa C (PKC), i realitza unes funcions enzimàtiques semblants a les del magnesi en processos de transferència de fosfat (per exemple, l'enzim fosfolipasa A2).

Algunes de les seves sals són prou insolubles, per exemple el sulfat (CaSO4), carbonat (CaCO3), oxalat, etc., i forma part de distints biominerals. Així, en el ser humà, està present en els ossos en forma d'hidroxiapatita càlcic, Ca10(OH)2(PO4)6, en les dents com fluorohidroxiapatita càlcic (alguns OH- se substituïxen per F-), o com a carbonat de calci en l'orella interna. Altres biominerals es troben presents en exoesquelets, en petxines o en la closca d'ou de distints animals i en forma de distintes sals.

Una altra funció del calci està relacionada amb la coagulació de la sang, a través de la seva relació amb la proteïna protrombina.

És, per tant, un important component de la dieta. La quantitat diària recomanada per als adults oscil·la entre 800-1000 mg, quantitat que ha d'incrementar-se durant el creixement (9-18 anys) i l'embaràs i la lactància, i després de la menopausa, fins als 1200-1300 mg; els productes comercials especifiquen en el seu etiquetatge la quantitat de calci que proporcionen, expressada en tant per cent respecte la c. d. r., perquè el consumidor sàpia si està ingerint la quantitat diària recomanada (en les situacions especials descrites hauria de consumir-se entorn d'un 130%). Productes rics en calci són la llet i els derivats lactis (el calci dels quals és fàcilment absorbit), els vegetals (fesols, espinacs), els peixos que es mengen amb espina (sardina, anxova), etc. i els aliments enriquits amb calci.

La competència que s'establix entre certs minerals pot inhibir l'absorció del calci; així, calci i magnesi competixen pels mateixos punts d'absorció, per la qual cosa aquelles persones que estiguen prenent suplements del segon hauran de tindre especial atenció amb l'aporte diari de calci.

El dèficit de calci és susceptible de provocar osteoporosi e hipocalcèmia, mentre que el seu excés provoca hipercalcèmia.

Història[modifica | modifica el codi]

El calci (del llatí calx, calcis, calç) va ser descobert el 1808 per Humphry Davy per mitjà de electròlisi d'una amalgama de mercuri i calç. Davy va mesclar calç humitejada amb òxid de mercuri (HgO) que va col·locar sobre una làmina de platí, l'ànode, i va submergir una part de mercuri en l'interior de la pasta que faria de càtode; per electròlisi va obtindre una amalgama que destil·lada va deixar un residu sòlid molt oxidable, encara que ni tan sols el mateix Davy estava molt segur d'haver obtingut calci pur; amb posterioritat Bunsen el 1854 i Matthiessen el 1856 van obtindre el metall per electròlisi del clorur de calci (CaCl2), i Henri Moissan va obtindre calci amb una puresa del 99% per electròlisi del iodur de calci (CaI2). No obstant això, fins a principis del segle XX el calci només s'obtenia en laboratori.

Abundància i obtenció[modifica | modifica el codi]

Hematites calcita

És el cinquè element en abundància en l'escorça terrestre (3,6% en pes) però no es troba en estat nadiu sinó formant compostos amb gran interès industrial com el carbonat (calcita, marbre, calcària i dolomita) i el sulfat (algeps, alabastre) a partir dels quals s'obtenen la calç viva, l'escaiola, el ciment, etc.; altres mineral que el contenen són fluorita (fluorur), apatita (fosfat) i granit (silicat).

Detall de l'organització electrònica de l'àtom

El metall s'aïlla per electròlisi del clorur de calci (subproducte del procés Solvay) fos:

Isòtops[modifica | modifica el codi]

El calci té sis isòtops estables dels quals el Ca-40 és el més abundant (97%). El Ca-40 i el Ar-40 són productes de la desintegració del K-40, però mentre que el segon s'ha usat per a la datació en geologia, la prevalença de l'isòtop Ca-40 en la naturalesa ha impedit fer el mateix amb el calci.

A diferència d'altres isòtops cosmogènics produïts en l'atmosfera terrestre, el Ca-41 es produeix per activació neutrónica del Ca-40, de manera que se sintetitza en les capes més superficials del sòl, en les que el bombardeig de neutrons és prou intens. A més d'això, el Ca-41 ha rebut l'atenció dels científics perquè es desintegra en K-41, un indicador crític de les anomalies del sistema solar.

Referències[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Calci
  1. Krieck, Sven; Görls, Helmar; Westerhausen, Matthias. «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, vol. 132, 35, 2010, pàg. 100818110534020. DOI: 10.1021/ja105534w. PMID: 20718434.