le calcium C'est un métal alcalino-terreux qui appartient au groupe 2 du tableau périodique (M. Becambara). Ce métal occupe la cinquième place en abondance parmi les éléments présents dans la croûte terrestre; derrière le fer et l'aluminium. Il est représenté par le symbole chimique Ca, et son numéro atomique est 20.
Le calcium représente 3,64% de la croûte terrestre et est le métal le plus abondant dans le corps humain, représentant 2% de son poids. Il n'est pas libre dans la nature; mais il fait partie de nombreux minéraux et composés chimiques.
Par exemple, il se trouve dans la calcite minérale, qui à son tour fait partie du calcaire. Le carbonate de calcium est présent dans la terre sous forme de marbre, dolomite, coquille d'œuf, corail, perles, stalactites, stalagmites, ainsi que dans les coquilles de nombreux animaux marins ou escargots.
De plus, le calcium fait partie d'autres minéraux, tels que le gypse, l'anhydrite, la fluorite et l'apatite. Il n'est donc pas étonnant qu'il soit synonyme d'os au niveau culturel.
Lorsque le calcium est exposé à l'air, il se recouvre d'un revêtement jaunâtre, produit d'un mélange d'oxyde, de nitrure et d'hydroxyde de calcium. Cependant, fraîchement coupée, la surface est lustrée, argentée-blanchâtre. Il est doux avec une dureté sur l'échelle de Mohs de 1,75.
Le calcium remplit de nombreuses fonctions chez les êtres vivants, parmi lesquels il fait partie de composés qui déterminent la structure et le fonctionnement du système osseux; intervient dans la cascade de coagulation en activant plusieurs facteurs de coagulation, identifiés comme le facteur IV.
De plus, le calcium intervient dans la contraction musculaire, permettant l'union des protéines contractiles (actine et myosine); et facilite la libération de certains neurotransmetteurs, dont l'acétylcholine.
Chimiquement, il participe presque toujours à ses composés organiques ou inorganiques tels que le cation divalent Cadeux+. C'est l'un des cations avec le numéro de coordination le plus élevé, c'est-à-dire qu'il peut interagir avec plusieurs molécules ou ions en même temps.
Index des articles
Composés de calcium tels que la chaux (CaO) ou le gypse (CaSO4) sont utilisées depuis des millénaires par l'homme, ignorant leur structure chimique. La chaux comme matériau de construction et le plâtre pour la fabrication des sculptures ont été utilisés 7 000 ans avant notre ère..
En Mésopotamie, un four à chaux a été trouvé qui a été utilisé 2500 avant JC. Dans une période de temps proche, le plâtre a été utilisé lors de la construction de la Grande Pyramide de Gizeh.
Joseph Black (1755) a expliqué que la chaux est plus légère que le calcaire (carbonate de calcium) qui en donne naissance. C'est parce qu'il perd du dioxyde de carbone pendant le chauffage..
Antoine Lavoiser (1787) a conclu que la chaux doit être un oxyde d'un élément chimique inconnu.
Sir Humphrey Davy (1808) précisément l'année où il a découvert le bore, il a fait de même avec le calcium en utilisant la technique d'électrolyse, utilisée par Jakar Berzelius et Magnus Martin..
Davy a isolé le calcium et le magnésium en utilisant le même plan expérimental. Il a mélangé l'oxyde de calcium avec l'oxyde de mercure (II) sur une plaque de platine, utilisée comme anode (+), tandis que la cathode (-) était un fil de platine partiellement immergé dans le mercure..
L'électrolyse produit un amalgame de calcium et de mercure. Pour purifier le calcium, l'amalgame a été soumis à une distillation. Cependant, du calcium pur n'a pas été obtenu..
Métal argenté-blanchâtre, vire au blanc grisâtre lorsqu'il est exposé à l'air. Dans l'air humide, il prend un gris bleuâtre nuageux. Poudre solide ou sèche. Structure cristalline centrée sur la face.
40,078 g / mol.
842 ºC.
1 484 ºC.
-1,55 g / cm3 à température ambiante.
-1,378 g / cm3 à l'état liquide au point de fusion.
8,54 kJ / mol.
154,7 kJ / mol.
25,929 J / (mol K).
0,63 J / gK
1.0 sur l'échelle de Pauling
-Première ionisation 589,8 kJ / mol
-Seconde ionisation 1145 kJ / mol
-Troisième ionisation 4,912 kJ / mol
-Quatrième ionisation 6490,57 kJ / mol et il y a 4 énergies d'ionisation supplémentaires.
197 heures
176 ± 22 heures
22,3 µm / m K à 20 ºC.
201 W / m K
336 nΩ · m à 20 ºC.
1,75 sur l'échelle de Mohs.
Le calcium a 6 isotopes naturels: 40AC, 42AC, 43AC, 44AC, 46Ca et 48Ca et 19 isotopes synthétiques radioactifs. Les isotopes les plus abondants sont 40Ca (96,94%), le 44Ca (2086%) et le 42Ca (0,647%).
Le calcium réagit spontanément avec l'eau, produisant de l'hydroxyde de calcium et de l'hydrogène gazeux. Il réagit avec l'oxygène et l'azote de l'air, produisant respectivement de l'oxyde de calcium et du nitrure de calcium. Lors du fractionnement, il brûle spontanément dans l'air.
Lorsque le calcium est chauffé, il réagit avec l'hydrogène pour former un halogénure. Il réagit également avec tous les halogènes pour former des halogénures. Il réagit également avec le bore, le soufre, le carbone et le phosphore..
Les atomes de calcium sont reliés par des liaisons métalliques, contribuant leurs deux électrons de valence à la marée d'électrons. Ainsi, l'interaction entre les atomes de Ca et les bandes électroniques résultantes finit par définir un cristal de structure cubique centrée sur les faces cube centré sur la face).
Si ce cristal ccc de calcium est chauffé à une température voisine de 450 ° C, il subit une transition vers la phase hcp (hexagonale compacte, ou hexagonal le plus serré). Autrement dit, la structure devient plus dense, comme si le mouvement des électrons et les vibrations des atomes contractaient la distance qui les sépare..
L'atome de calcium a la configuration électronique suivante:
[Ar] 4sdeux
Ce qui expliquerait que les deux électrons de valence de ce métal proviennent de son orbitale 4s la plus externe. Lorsqu'il les perd, le cation divalent Ca se formedeux+, argon isoélectronique à gaz rare; c'est-à-dire à la fois Ar et Cadeux+ ont le même nombre d'électrons.
Ce sont les 4 orbitales du calcium qui se combinent pour établir la bande de valence de ces cristaux. La même chose se produit avec les orbitales 4p vides, qui établissent une bande de conduction.
Le calcium est produit commercialement par électrolyse du chlorure de calcium fondu. Les réactions suivantes se produisent au niveau des électrodes:
Au niveau de l'anode: 2Cl- (l) => Cldeux (g) + 2e-
Le calcium est déposé sous forme de métal sur la cathode en capturant des électrons de calcium ionique.
À la cathode: Cadeux+ (l) + 2 e- => Ca (s)
À petite échelle, le calcium peut être produit en réduisant l'oxyde de calcium avec de l'aluminium ou du chlorure de calcium avec du sodium métallique..
6 CaO + 2 Al => 3 Ca + Ca3AudeuxOU ALORS6
CaCldeux + 2 Na => Ca + NaCl
Le calcium est utilisé comme additif dans la fabrication des ampoules en verre, étant ajouté à l'ampoule au cours de sa phase de fabrication initiale. Il est également ajouté à la fin pour se combiner avec les gaz laissés à l'intérieur de l'ampoule..
Il est utilisé comme désintégrateur dans la production de métaux tels que le cuivre et l'acier. L'alliage de calcium et de césium est utilisé dans les silex des briquets pour générer les étincelles. Le calcium est un agent réducteur, mais il a également des applications de désoxydation et de désoxydation.
Le calcium est utilisé dans la préparation de métaux tels que le chrome, le thorium, l'uranium, le zirconium et autres à partir de leurs oxydes. Il est utilisé comme agent d'alliage pour l'aluminium, le cuivre, le plomb, le magnésium et d'autres métaux de base; et comme désoxydant pour certains alliages à haute température.
Le calcium en alliage avec du plomb (0,04%) sert de gaine pour les câbles téléphoniques. Il est utilisé en alliage avec du magnésium dans les implants orthopédiques pour prolonger leur durée de vie.
C'est un matériau de remplissage dans la céramique, le verre, les plastiques et les peintures, ainsi qu'une matière première pour la production de chaux. Le carbonate synthétique de haute pureté est utilisé en médecine comme un antiacide et un complément alimentaire de calcium. Il est également utilisé comme additif dans les aliments.
L'oxyde de calcium est utilisé dans l'industrie de la construction, utilisé dans les panneaux muraux. Il est également incorporé dans le béton. Au 19ème siècle, des blocs d'oxyde de calcium ont été brûlés pour éclairer les scènes avec une lumière blanche intense..
La chaux (encore une fois, l'oxyde de calcium) est utilisée pour éliminer les composants indésirables tels que le dioxyde de silicium (SiOdeux) présent dans un matériau en fer. Le produit de la réaction est le silicate de calcium (CaSiO3) appelé "écume".
La chaux se combine avec l'eau pour former de l'hydroxyde de calcium; Ce composé flocule et coule, entraînant les impuretés au fond des réservoirs..
L'intérieur des cheminées est recouvert de chaux pour éliminer les fumées des usines. Par exemple, il capte le dioxyde de soufre (SOdeux), qui contribue aux pluies acides et les transforme en sulfite de calcium (CaSO3).
Le chlorure de calcium est utilisé pour contrôler la glace sur les routes; conditionneur pour la tomate présente dans les conserves; fabrication de carrosseries de voitures et de camions.
Il est généralement présenté comme CaSO42HdeuxO (plâtre), utilisé comme conditionneur de sol. Le gypse calciné est utilisé dans la fabrication de carreaux, de panneaux et de lattes. Il est également utilisé pour l'immobilisation des fractures osseuses.
Les phosphates de calcium se trouvent sous diverses formes dans la nature et sont utilisés comme engrais. Le sel acide de calcium (CaHdeuxPO4) est utilisé comme engrais et stabilisant pour les plastiques. Le phosphate de calcium fait partie du tissu osseux, en particulier sous forme d'hydroxyapatite.
Il existe de nombreux composés de calcium avec diverses applications. Par exemple, le carbure de calcium est utilisé pour obtenir de l'acétylène, utilisé dans les torches de soudage. L'alginate de calcium est utilisé comme agent épaississant dans les produits alimentaires tels que la crème glacée.
L'hypochlorite de calcium est utilisé comme agent de blanchiment, déodorant, fongicide et algicide.
Le permanganate de calcium est un propulseur de fusée. Il est également utilisé comme agent de purification de l'eau et dans la production textile.
Le calcium remplit de nombreuses fonctions chez les êtres vivants:
-Intervient dans la cascade de coagulation comme le facteur IV.
-Il est nécessaire pour l'activation de plusieurs facteurs de coagulation, dont la thrombine.
-Dans le muscle squelettique, le calcium libère l'action inhibitrice d'un système protéique sur la contraction musculaire, permettant la formation de ponts actine-myosine, conduisant à la contraction..
-Stabilise les canaux ioniques des cellules excitables. Dans l'hypocalcémie, les canaux sodiques sont activés, ce qui fait entrer le sodium dans les cellules, et une contraction prolongée (tétanie) peut être générée qui peut être mortelle.
-De plus, le calcium favorise la libération du neurotransmetteur acétylcholine aux terminaux présynaptiques..
Réagit de manière exothermique avec l'eau. Par conséquent, il peut causer de graves blessures à la bouche, à l'œsophage ou à l'estomac une fois avalé..
Les travailleurs sont exposés à ce risque dans les endroits où l'élément calcium est produit ou dans ceux où du métal est appliqué. Les précautions sont de se protéger avec des masques qui évitent de respirer la poussière, des vêtements adéquats et une ventilation..
L'hypercalcémie est extrêmement dangereuse et peut être causée principalement par une sécrétion excessive d'hormone parathyroïdienne ou un apport exagéré de vitamine D. Un apport excessif en calcium, par exemple supérieur à 2,5 g / jour, est rarement une cause d'hypercalcémie..
Un excès de calcium s'accumule dans les reins, provoquant des calculs rénaux et une néphrose rénale. De plus, l'accumulation de calcium dans les parois des vaisseaux sanguins modifie leur élasticité, ce qui pourrait être à l'origine d'hypertension, de ralentissement du flux sanguin et de thrombose..
Une précaution de base est l'inclusion de la calcémie parmi les tests de laboratoire, lorsque le médecin observe des caractéristiques qui font que le patient suspecte une hypercalcémie et initie un traitement approprié..
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