Kalsium

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
KaliumKalsiumSkandium
Mg

Ca

Sr  
 
 
Ca-TableImage.png
Yleistä
Nimi Kalsium
Tunnus Ca
Järjestysluku 20
Luokka metalli
Lohko s
Ryhmä 2, maa-alkalimetalli
Jakso 4
Tiheys 1,550×103 kg/m3
Kovuus 1,5[1] (Mohsin asteikko)
Väri hopeisen valkoinen
Löytövuosi, löytäjä 1808, Sir Humphrey Davy
Atomiominaisuudet
Atomipaino 40,078[2] amu
Atomisäde, mitattu (laskennallinen) 180 (194) pm
Kovalenttisäde 174 pm
Van der Waalsin säde - pm
Orbitaalirakenne [Ar] 4s2
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 8, 2
Hapetusluvut +II
Kiderakenne pintakeskeinen kuutiollinen (FCC)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste 1115 K (842 °C)
Kiehumispiste 1757 K (1484 °C)
Moolitilavuus 26,20×10−6 m3/mol
Höyrystymislämpö 154,7 kJ/mol
Sulamislämpö 8,54 kJ/mol
Höyrynpaine 100 Pa 1071 K:ssa
Äänen nopeus 3810 m/s ohuessa tangossa, 20 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus 1,00 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 0,647 kJ/kg K
Sähkönjohtavuus (20 °C) 29,8 · 106 S/m
Lämmönjohtavuus (300 K) 201 W/(m×K)
CAS-numero 7440-70-2
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Kalsium on maa-alkalimetalleihin kuuluva alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Ca (lat. calcium < calx), järjestysluku 20 ja CAS-numero 7440-70-2. Kalsium on viidenneksi yleisin alkuaine maankuoressa, jossa sitä on 41,5 kilogrammaa tonnissa. Kalsium on elintärkeä aine eläville eliöille.

Ominaisuudet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kalsiumia

Kalsium on hopeanvalkoinen, kiteinen metalli. Se on hieman lyijyä kovempi, kevyt, ja helposti leikattavissa ja venytettävissä. Kalsium peittyy ilmassa heti harmahtavalla oksidikerroksella, joka estää hapettumisen leviämistä syvemmälle, vaikka kalsium kylmänä ja kuivana reagoikin heikosti. Se reagoi veden kanssa muodostaen kalsiumhydroksidia Ca(OH)2 ja yhtyy kuumana nopeasti happeen palaen keltapunaisella liekillä. Se yhtyy helposti myös vetyyn, halogeeneihin ja typpeen. Altistuessaan ilman typelle sen pinnalle muodostuu valkoinen nitridikerros.

Luonnossa kalsiumia on vain yhdisteinä, ei vapaana alkuaineena. Sitä esiintyy muun muassa kalkkikivessä ja marmorissa, jotka ovat suurelta osin kalsiumkarbonaattia CaCO3. Kalkkikiveä polttamalla karbonaatti muuttuu kalsiumoksidiksi CaO, jota on käytetty yleisesti laastin raaka-aineena jo antiikin ajoista lähtien. Nykyään kalkkikiveä käytetään tähän tapaan sementin raaka-aineena.

Kalsiumyhdisteet värjäävät liekin punaiseksi

Kalsium on myös kasviravinne. Kasvit ottavat kalsiumin maasta ioneina, joita on yleensä riittävästi saatavilla. Kasvi tarvitsee kalsiumia soluseinän rakentamiseen ja tumasukkulan muodostamiseen. Kalsium myös aktivoi joitain entsyymejä ja toimii toisiolähettinä. Kalsiumin puute aiheuttaa kasvun hiipumista ja nuorten solukkojen kuolemista.

Ihmisen elimistö tarvitsee kalsiumia luuston rakennusaineena, lihastoiminnassa ja veren hyytymisprosessissa.

Vapaaksi alkuaineeksi kalsiumia eristetään elektrolyysillä kalsiumkloridista CaCl2.

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kalsiumia käytetään muun muassa uraanin, zirkoniumin ja toriumin erottamiseen kuten myös hapen, rikin ja hiilen poistamiseen rauta- ja epämetalliseoksissa. Sitä käytetään myös lejeerinkien valmistuksessa.

Eniten käytettyjä kalsiumyhdisteitä lienee maatalouskalkkina käytettävä kalsiumkarbonaatti, joka on kalkkikiveä, kalsiumkloridia CaCl2 taasen käytetään kesäisin pölyn sidontaan teillä ja kidevedettömänä kaasujen ja orgaanisten nesteiden kuivaajana. Kalsiumhypokloriittia Ca(ClO)2 käytetään puhdistus- ja desinfiointiaineena. Kalsiumoksidi eli poltettu kalkki on käytössä kuivausaineena, ja kalsiumhydroksidi eli sammutettu kalkki laastin valmistuksessa. Kalsiumkarbidi (CaC2) synnyttää asetyleenia veden kanssa reagoidessaan. Kalsiumsulfaattia CaSO4 esiintyy kidevedellisenä sekä kidevedettömänä anhydridinä ja se tunnetaan paremmin nimellä kipsi.

Kalsium estää valujen kuplaisuutta ja metallisena sitä käytetään pelkistimenä ja hapen sitomiseen valmistettaessa erikoisteräksiä ja muita metalliseoksia. Kalsiumia käytetään myös argonin erottamiseen typestä ja metalliseosten kovettamiseen. Kalsium suojaa toisia aineita korroosiolta metalliseoksissa. Metallisen, puhtaan kalsiumin merkitys on pieni. Fosforilannoitteiden valmistuksessa käytetään kalsiumyhdisteitä sisältäviä mineraaleja apatiitti ja fosforiitti. Laboratoriotyöskentelyssä käytetään kalsiumia kuivausaineena. Kalsiumia käytetään myös rikin poistoon maaöljystä ja muiden metallien kanssa parantamaan niiden lujuusominaisuuksia. Maan kalkitus parantaa kasvien ravintoaineiden kuten typen ottoa maasta.

Ravitsemuksessa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kalsium on keskeinen aine terveellisessä ruokavaliossa, erityisesti lapsilla, raskaana olevilla ja ikääntyvillä. Ihmisessä on keskimäärin 1 000-1 200 grammaa kalsiumia, josta yli 99 % on luustossa.[3][4] Luuston kalsiumista on kuitenkin vain noin yksi prosentti ionimuodossa ja siten käytettävissä plasman kalsiumtason ylläpitoon.[3]

Kalsium säätelee mm. hermo-lihasärtyvyyttä, veren hyytymistä, solukalvoissa tapahtuvia kuljetuksia, hormoni- ja välittäjäaineiden vapautumista sekä monia entsyymireaktioita.[3] Sen puute voi vaikuttaa luun ja hampaiden kasvuun. Kalsiumin liikasaanti voi johtaa munuaiskiviin. Kalsium haittaa raudan ja esimerkiksi tyroksiinin imeytymistä elimistöön. Kalsiumaineenvaihdunnan häiriöt ilmenevät hyper- tai hypokalsemiana, hyperkalsiuriana tai luuston aineenvaihduntahäiriöinä (osteoporoosi, osteomalasia, riisitauti, renaalinen osteodystrofia, Pagetin tauti). Kalsiumin imeytyminen edellyttää D-vitamiinin[5] sekä magnesiumin[6] saantia.

Hyviä kalsiuminlähteitä ovat esimerkiksi maitotuotteet, seesaminsiemenet, mantelit, nokkonen, viikuna, tofu, soijajauho ja hasselpähkinät. Lisäksi on saatavilla erilaisia tuotteita, johon on lisätty erikseen kalsiumia, esimerkiksi erilaisia kasvimaitoja sekä mehuja.

Kalsiumin tarve ja saanti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Päivittäinen kalsiumin saantisuositus vaihtelee eri maissa. Valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositusten mukaan kalsiumia tulisi saada 100 mg/vrk ravinnosta energiana saatua megajoulea kohti eli aikuisille noin 800 mg/vrk. Eräillä erityisryhmillä saantisuositukset ovat suurempia, koska kalsium on välttämätöntä luustolle: raskaana oleville ja imettäville naisille sekä kasvaville nuorille 900 mg/vrk. Lapsilla suositus vaihtelee iän mukaan. Suurimmaksi hyväksyttäväksi päiväsaanniksi on määritelty aikuiselle 2500 mg/vrk.[4]. Suomalaiset saavat kalsiumia keskimäärin: naiset 1007 mg/vrk ja miehet 1202 mg/vrk eli suosituksiin verrattuna riittävän runsaasti. Noin prosentilla suomalaisista kalsiumin saanti on suurempaa kuin suurin hyväksyttävä päiväsaanti. Suomalaisten kalsiumista 60 prosenttia tulee maitovalmisteista ja niitä sisältävistä ruoista.[7] Harvardin Yliopiston sivuilla suositellaan tämän hetken tutkimustiedon pohjalta, että yksi lasi maitoa päivässä (n. 1.75 litraa viikossa) riittänee luuston kannalta. Suuremmat määrät on yhdistetty kohonneisiin syöpäriskeihin, joten kolmea lasia päivässä (n. 5.25 litraa viikossa) ei suositella. Kalsiumin rooli ja sen ihannekulutus eivät ole nykytutkimuksen valossa aivan selviä.[8]

Ruotsalaisessa 19-vuotisessa tutkimuksessa eläkeikäisten naisten optimikalsiumannokseksi saatiin 600-1000 mg/vrk; yli kaksinkertainen kuolleisuus todettiin henkilöillä, joiden kalsiumin saanti ylitti 1400 mg/vrk. Toisaalta myös niiden naisten kuolleisuus oli korkeampaa, jotka saivat kalsiumia alle 600 mg/vrk. Liika kalsiumi lisäsi erityisesti sydän- ja verisuonitautikuolleisuutta. [9]

Lehmänmaidossa sekä kalsiumrikastetuissa kasvimaidoissa ja mehuissa on kalsiumia yleensä 120 mg/100g. Kolme lasillista tällaista juomaa vastaa aikuisen ihmisen päivittäistä saantisuositusta.[10].

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Antti Kivinen, Osmo Mäkitie: Kemia, s. 325. Otava, 1988. 951-1-10136-6.
  2. Michael T. Wieser & Tyler B. Coplen: Atomic Weights of the Elements 2009 (IUPAC technical report). Pure and Applied Chemistry, 2011, 83. vsk, nro 2. IUPAC. Artikkelin verkkoversio Viitattu 16.4.2011. (englanniksi)
  3. a b c Turunen, Seppo: Biologia - Ihminen, s. 82. Helsinki: Sanoma Pro Oy, 2012. ISBN 978-951-0-29701-8.
  4. a b Valtion ravitsemusneuvottelukunta: Terveytta ruoasta! Suomalaiset ravitsemussuositukset 2014 2014. Valtion ravitsemusneuvottelukunta. Viitattu 16.5.2014.
  5. Taina Luova: Luuston parhaaksi. Arla Ingman, viitattu 18.10.2013.
  6. Calcium to Magnesium Ratio
  7. Paturi, M Tapanainen H, Reinivuo H, Pietinen P (toim.): Finravinto 2007 -tutkimus 2008. Kansanterveyslaitos. Viitattu 10.10.2008.
  8. http://www.hsph.harvard.edu/nutritionsource/calcium-full-story/
  9. http://medicalxpress.com/news/2013-02-cardiovascular-death-women-high-calcium.html Risk of cardiovascular death doubled in women with high calcium intake, MedicalExpress
  10. http://www.avoin.helsinki.fi/oppimateriaalit/ravitsemustieteen_perusteet/04_kivennais_kalsium.shtml Helsingin yliopisto, Avoin yliopisto, Ravitsemustieteen perusteet: Kalsium

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kalsium.