Kalsium

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
KaliumKalsiumSkandium
Mg

Ca

Sr  
 
 
Ca-TableImage.svg
Yleistä
Nimi Kalsium
Tunnus Ca
Järjestysluku 20
Luokka metalli
Lohko s
Ryhmä 2, maa-alkalimetalli
Jakso 4
Tiheys1,550 · 103 kg/m3
Kovuus1,5[1] (Mohsin asteikko)
Värihopeisen valkoinen
Löytövuosi, löytäjä 1808, Sir Humphrey Davy
Atomiominaisuudet
Atomipaino (Ar)40,078[2]
Atomisäde, mitattu (laskennallinen)180 (194) pm
Kovalenttisäde174 pm
Van der Waalsin säde- pm
Orbitaalirakenne[Ar] 4s2
Elektroneja elektronikuorilla 2, 8, 8, 2
Hapetusluvut+II
Kiderakennepintakeskeinen kuutiollinen (FCC)
Fysikaaliset ominaisuudet
Olomuoto kiinteä
Sulamispiste1 115 K (842 °C)
Kiehumispiste1 757 K (1 484 °C)
Moolitilavuus26,20 · 10−3 m3/mol
Höyrystymislämpö154,7 kJ/mol
Sulamislämpö8,54 kJ/mol
Höyrynpaine100 Pa 1 071 K:ssa
Äänen nopeus3 810 m/s ohuessa tangossa, 20 K:ssa
Muuta
Elektronegatiivisuus1,00 (Paulingin asteikko)
Ominaislämpökapasiteetti 0,647 kJ/kg K
Sähkönjohtavuus(20 °C) 29,8 · 106 S/m
Lämmönjohtavuus(300 K) 201 W/(m·K)
CAS-numero7440-70-2
Tiedot normaalilämpötilassa ja -paineessa

Kalsium on maa-alkalimetalleihin kuuluva alkuaine, jonka kemiallinen merkki on Ca (lat. calcium < calx). Kalsium on viidenneksi yleisin alkuaine maankuoressa, jossa sitä on 41,5 kilogrammaa tonnissa. Kalsium on elintärkeä aine 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

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 kalsiumia käytetään kuivausaineena. Kalsiumia käytetään myös rikin poistoon maaöljystä ja muiden metallien kanssa parantamaan niiden lujuusominaisuuksia. Maan kalkitus parantaa kasvien ravintoaineiden kuten typen ottoa maasta.

Ihmisten ravitsemuksessa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Toiminto[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Ihmisissä on keskimäärin 1,2–1,4 kilogrammaa kalsiumia, josta yli 99% on luustossa. Alle 1 % on kehon solujen ulkoisissa nesteissä, muun muassa veressä, jossa keho pitää kalsiumpitoisuuden tietyllä tasolla. Esimerkiksi aikuisilla ihmisillä on veressä normaalisti 8,4–9,5 milligrammaa kalsiumia per desilitra (mg/dl) veriseerumia. Kalsium imeytyy ohutsuolesta. Imeytyminen vaatii muun muassa riittävää D-vitamiinien saantia. Kalsium on välttämätön osa luun mineraalin muodostusta, joka vaatii muun muassa myös riittävää fosforin saantia ravinnosta.[3] Luun muodostuksen lisäksi kalsium säätelee mm. hermo-lihasärtyvyyttä, veren hyytymistä, solukalvoissa tapahtuvia kuljetuksia, hormoni- ja välittäjäaineiden vapautumista sekä monia entsyymireaktioita.[4]

Ihmisillä kehon kalsiumaineenvaihduntaan osallistuu monia aineita. 1,25-D(OH)2-vitamiinit, kuten kalsitrioli, ja parathormoni (PTH) ovat veren kalsiumpitoisuutta kohottavista aineista keskeisimpiä. Kalsitrioli on D3-vitamiinin biologisesti aktiivinen muoto. Kalsitrioli lisää kalsiumin imeytymistä suolistosta ja vähentää munuaisissa sen poistumista verestä virtsaan. PTH taas lisää luun hajotusta kalsiumiksi vereen ja D-vitamiinien muuntumista vereen vapautuviksi 1,25-D(OH)2-vitamiineiksi. PTH:ta erittyy vereen, jos veressä on kalsiumia alle 10 mg/dl, mutta alle 7,5 mg/dl pitoisuudessa PTH:n eritys saavuttaa maksimin. Kalsitoniini on eräs keskeisimpiä veren kalsiumpitoisuutta kohottavista aineista. Se kumoaa parathormonin ja kalsitriolin vaikutuksia.[5]

Kalsiumin 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).

Suositukset[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Päivittäinen kalsiumin saantisuositus vaihtelee eri maissa.

Valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositusten mukaan kalsiumia tulisi saada 100 milligrammaa vuorokaudessa (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 2 500 mg/vrk.[6]

Lähteet ja saanti[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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.

Suomalaiset saavat kalsiumia keskimäärin: naiset 1 007 mg/vrk ja miehet 1 202 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]

Tutkimus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Harvardin yliopisto on kiinnittänyt suuren yleisön huomiota siihen, että yli kaksi lasia maitoa päivittäin juovilla miehillä esiintyy kaksi kertaa enemmän eturauhassyöpää kuin niillä miehillä, jotka eivät juo maitoa. Toisen tutkimuksen mukaan päivittäin yli 2000 milligrammaa kalsiumia saavilla miehillä esiintyy lähes kaksi kertaa enemmän eturauhassyöpää kuin miehillä, joiden kalsiumin saanti jää alle 500 milligrammaan.[9]

Vuonna 2016 tehdyssä tutkimuksessa todettiin ettei kalsiumin liikasaanti nosta verisuonitautien riskiä merkittävästi.[10]

Ruotsalaisessa 19-vuotisessa tutkimuksessa eläkeikäisten naisten optimikalsiumannokseksi saatiin 600–1 000 mg/vrk; yli kaksinkertainen kuolleisuus todettiin henkilöillä, joiden kalsiumin saanti ylitti 1 400 mg/vrk. Toisaalta myös niiden naisten kuolleisuus oli korkeampaa, jotka saivat kalsiumia alle 600 mg/vrk. Liika kalsium lisäsi erityisesti sydän- ja verisuonitautikuolleisuutta.[11]

British Medical Journalissa julkaistut kaksi laajaa meta-analyysiä toteavat että luunmurtumia sattuu yhtä paljon riippumatta siitä saako ravinnostaan kalsiumia paljon vai vähänlaisesti. Sama havainto tehtiin analyysissa, jossa murtumien sijasta tarkasteltiin kalsiumin saannin vaikutuksia luuntiheyteen. Kalsiumlisät eivät näytä tehokkailta murtumien ehkäisyssä. Osassa tutkimuksia murtumat vähentyvät hieman, mutta yhteys on parhaimmillaankin heikko eikä vaikutuksia näy suurissa ja laadukkaissa tutkimuksissa. Vaikutuksia ei näy myöskään tutkimuksissa, joissa potilaat saavat kalsiumin lisäksi D-vitamiinia.[12]

2007 julkaistussa väestötutkimuksessa sekaruuan syöjillä, joista osa söi vain kaloja, muttei muita lihoja, havaittiin yhtä suuri luunmurtumariski kuin kananmunia tai maitotuotteita syöneillä vegetaristeilla. Vain kasvikunnan tuotteita syövillä eli vegaaneilla murtumariski oli näitä ryhmiä 30% suurempi alhaisen kalsiumin saannin takia. Sekasyöjiin ja vegetaristeihin verrattuna vegaanien murtumariskissä ei kuitenkaan ollut eroa jos vegaanit saivat ravinnostaan vähintään 500 milligrammaa kalsiumia joka vuorokausi.[13]

Muiden eliöiden ravitsemuksessa[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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.

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. JA Beto: The role of calcium in human aging. Clinical Nutrition Research, 2015, 4. vsk, nro 1, s. 1–8. PubMed:25713787. doi:10.7762/cnr.2015.4.1.1. ISSN 2287-3732. Artikkelin verkkoversio.
  4. Turunen, Seppo: Biologia – Ihminen, s. 82. Helsinki: Sanoma Pro Oy, 2012. ISBN 978-951-0-29701-8.
  5. AE Mirrakhimov: Hypercalcemia of malignancy: an update on pathogenesis and management. North American Journal of Medical Sciences, 2015, 7. vsk, nro 11, s. 483–493. PubMed:26713296. doi:10.4103/1947-2714.170600. ISSN 2250-1541. Artikkelin verkkoversio.
  6. Suomalaiset ravitsemussuositukset 2014. 5. painos. Valtion ravitsemusneuvottelukunta, 2018. ISBN 9789524538015. Teoksen verkkoversio.
  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. Calcium: What’s Best for Your Bones and Health? The Nutrition Source. 18.9.2012. Viitattu 19.3.2020. (englanniksi)
  10. Stephen L. Kopecky, Douglas C. Bauer, Martha Gulati, Jeri W. Nieves, Andrea J. Singer, Peter P. Toth: Lack of Evidence Linking Calcium With or Without Vitamin D Supplementation to Cardiovascular Disease in Generally Healthy Adults: A Clinical Guideline From the National Osteoporosis Foundation and the American Society for Preventive Cardiology. Annals of Internal Medicine, 25.10.2016, nro 12, s. 867. doi:10.7326/M16-1743. ISSN 0003-4819. Artikkelin verkkoversio. en
  11. http://medicalxpress.com/news/2013-02-cardiovascular-death-women-high-calcium.html Risk of cardiovascular death doubled in women with high calcium intake, MedicalExpress
  12. Kalsium ei ehkäise luunmurtumia – ei ruoasta eikä pillereistä saatuna Yle Uutiset. Viitattu 12.11.2016.
  13. P Appleby et al: Comparative fracture risk in vegetarians and nonvegetarians in EPIC-Oxford. European Journal of Clinical Nutrition, 2007, 61. vsk, nro 12, s. 1400–1406. PubMed:17299475. doi:10.1038/sj.ejcn.1602659. ISSN 0954-3007. Artikkelin verkkoversio.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Kalsium.