Calcio
Categoría: calcio El calcio es un elemento químico con el símbolo Ca y número atómico 20. Como metal alcalinotérreo, el calcio es un metal reactivo que forma una capa oscura de óxido-nitruro cuando se expone al aire. Sus propiedades físicas y químicas son muy similares a las de sus homólogos más pesados, el estroncio y el bario. Es el quinto elemento más abundante en la corteza terrestre y el tercer metal más abundante, después del hierro y el aluminio. El compuesto de calcio más común en la Tierra es el carbonato de calcio, que se encuentra en la piedra caliza y los restos fosilizados de la vida marina primitiva; el yeso, la anhidrita, la fluorita y la apatita también son fuentes de calcio. El nombre deriva del latín calx " cal ", que se obtuvo al calentar piedra caliza.
Algunos compuestos de calcio eran conocidos por los antiguos, aunque su química fue desconocida hasta el siglo XVII. El calcio puro fue aislado en 1808 mediante la electrólisis de su óxido por Humphry Davy, quien nombró el elemento. Los compuestos de calcio se utilizan ampliamente en muchas industrias: en alimentos y productos farmacéuticos para la suplementación de calcio, en la industria del papel como blanqueadores, como componentes en cemento y aislantes eléctricos, y en la fabricación de jabones. Por otro lado, el metal en estado puro tiene pocas aplicaciones debido a su alta reactividad; sin embargo, en pequeñas cantidades se utiliza a menudo como componente de aleación en la fabricación de acero y, a veces, como aleación de calcio y plomo, en la fabricación de baterías de automóviles.
El calcio es el metal más abundante y el quinto elemento más abundante en el cuerpo humano. Como electrolitos, los iones de calcio juegan un papel vital en los procesos fisiológicos y bioquímicos de organismos y células : en las vías de transducción de señales donde actúan como un segundo mensajero ; en la liberación de neurotransmisores de las neuronas ; en la contracción de todos los tipos de células musculares ; como cofactores en muchas enzimas ; y en fertilización. Los iones de calcio fuera de las células son importantes para mantener la diferencia de potencial entre las membranas celulares excitables, la síntesis de proteínas y la formación de huesos.
- 1 caracteristicas
- 1.1 Clasificación
- 1.2 Físico
- 1.3 Químico
- 1.4 Isótopos
- 2 Historia
- 3 Ocurrencia y producción
- 3.1 Ciclos geoquímicos
- 4 usos
- 5 Fuentes alimenticias
- 6 Papel biológico y patológico
- 6.1 Función
- 6.2 Encuadernación
- 6.3 Solubilidad
- 6.4 Nutrición
- 6.5 Regulación hormonal de la formación ósea y los niveles séricos
- 6.6 Niveles séricos anormales
- 6.7 Enfermedad ósea
- 7 Seguridad
- 7.1 Calcio metálico
- 8 Véase también
- 9 referencias
- 10 Bibliografía
Caracteristicas
Clasificación
El calcio es un metal plateado muy dúctil (a veces descrito como amarillo pálido) cuyas propiedades son muy similares a los elementos más pesados de su grupo, el estroncio, el bario y el radio. Un átomo de calcio tiene veinte electrones, dispuestos en la configuración electrónica [Ar] 4s 2. Al igual que los otros elementos colocados en el grupo 2 de la tabla periódica, el calcio tiene dos electrones de valencia en el orbital s más externo, que se pierden muy fácilmente en las reacciones químicas para formar un ion dipositivo con la configuración electrónica estable de un gas noble, en este caso de argón. Por tanto, el calcio es casi siempre divalente en sus compuestos, que suelen ser iónicos. Las sales univalentes hipotéticas de calcio serían estables con respecto a sus elementos, pero no a la desproporción a las sales divalentes y calcio metal, debido a que la entalpía de formación de MX 2 es mucho mayor que las de la MX hipotética. Esto ocurre debido a la energía reticular mucho mayor proporcionada por el catión Ca 2+ más cargado en comparación con el catión Ca + hipotético.
El calcio, el estroncio, el bario y el radio siempre se consideran metales alcalinotérreos ; el berilio y el magnesio más ligeros, también en el grupo 2 de la tabla periódica, a menudo también se incluyen. Sin embargo, el berilio y el magnesio difieren significativamente de los otros miembros del grupo en su comportamiento físico y químico: se comportan más como el aluminio y el zinc respectivamente y tienen algo del carácter metálico más débil de los metales de postransición, razón por la cual la definición tradicional del término "metal alcalinotérreo" los excluye. Esta clasificación es en su mayoría obsoleta en las fuentes en idioma inglés, pero todavía se usa en otros países como Japón. Como resultado, las comparaciones con el estroncio y el bario son más relevantes para la química del calcio que las comparaciones con el magnesio.
Físico
El calcio metálico se funde a 842 ° C y hierve a 1494 ° C; estos valores son más altos que los del magnesio y el estroncio, los metales vecinos del grupo 2. Cristaliza en la disposición cúbica centrada en las caras como el estroncio; por encima de 450 ° C, cambia a una disposición anisotrópica hexagonal compacta como el magnesio. Su densidad de 1,55 g / cm 3 es la más baja de su grupo. El calcio es más duro que el plomo, pero se puede cortar con un cuchillo con esfuerzo. Si bien el calcio es un conductor de electricidad más pobre que el cobre o el aluminio en volumen, es mejor conductor en masa que ambos debido a su muy baja densidad. Si bien el calcio no es factible como conductor para la mayoría de las aplicaciones terrestres, ya que reacciona rápidamente con el oxígeno atmosférico, se ha considerado su uso como tal en el espacio.
Químico
Estructura del centro polimérico [Ca (H 2 O) 6 ] 2+ en el cloruro de calcio hidratado, lo que ilustra el alto número de coordinación típico de los complejos de calcio. La química del calcio es la de un metal alcalinotérreo pesado típico. Por ejemplo, el calcio reacciona espontáneamente con el agua más rápidamente que el magnesio y menos rápidamente que el estroncio para producir hidróxido de calcio e hidrógeno gaseoso. También reacciona con el oxígeno y el nitrógeno del aire para formar una mezcla de óxido de calcio y nitruro de calcio. Cuando está finamente dividido, se quema espontáneamente en el aire para producir el nitruro. A granel, el calcio es menos reactivo: forma rápidamente una capa de hidratación en el aire húmedo, pero por debajo del 30% de humedad relativa puede almacenarse indefinidamente a temperatura ambiente.
Además del óxido simple CaO, el peróxido CaO 2 puede obtenerse por oxidación directa de calcio metal bajo una alta presión de oxígeno, y existe alguna evidencia de un superóxido amarillo Ca (O 2) 2. El hidróxido de calcio, Ca (OH) 2, es una base fuerte, aunque no tan fuerte como los hidróxidos de estroncio, bario o metales alcalinos. Se conocen los cuatro dihaluros de calcio. El carbonato de calcio (CaCO 3) y el sulfato de calcio (CaSO 4) son minerales particularmente abundantes. Como el estroncio y el bario, así como los metales alcalinos y los lantánidos divalentes europio e iterbio, el calcio metal se disuelve directamente en amoníaco líquido para dar una solución azul oscuro.
Debido al gran tamaño del ion Ca 2+, son comunes los números de coordinación altos, hasta 24 en algunos compuestos intermetálicos como CaZn 13. El calcio se compleja fácilmente con quelatos de oxígeno como el EDTA y los polifosfatos, que son útiles en la química analítica y eliminan los iones de calcio del agua dura. En ausencia de impedimento estérico, los cationes del grupo 2 más pequeños tienden a formar complejos más fuertes, pero cuando están implicados macrociclos polidentados grandes, la tendencia se invierte.
Aunque el calcio está en el mismo grupo que el magnesio y los compuestos de organomagnesio se usan con mucha frecuencia en la química, los compuestos de organocalcio no están tan extendidos porque son más difíciles de fabricar y más reactivos, aunque recientemente se han investigado como posibles catalizadores. Los compuestos de organocalcio tienden a ser más similares a los compuestos de organoterbio debido a los radios iónicos similares de Yb 2+ (102 pm) y Ca 2+ (100 pm). La mayoría de estos compuestos solo se pueden preparar a bajas temperaturas; los ligandos voluminosos tienden a favorecer la estabilidad. Por ejemplo, el calcio diciclopentadienilo, Ca (C 5 H 5) 2, debe prepararse mediante la reacción directa de calcio metal con mercuroceno o ciclopentadieno mismo; reemplazar el ligando C 5 H 5 con el ligando C 5 (CH 3) 5 más voluminoso, por otro lado, aumenta la solubilidad, volatilidad y estabilidad cinética del compuesto.
Isótopos
Artículo principal: Isótopos de calcioEl calcio natural es una mezcla de cinco isótopos estables ( 40 Ca, 42 Ca, 43 Ca, 44 Ca y 46 Ca) y un isótopo con una vida media tan larga que puede considerarse estable para todos los propósitos prácticos ( 48 Ca, con una vida media de aproximadamente 4,3 × 10 19 años). El calcio es el primer elemento (más ligero) que tiene seis isótopos naturales.
Con mucho, el isótopo de calcio más común en la naturaleza es el 40 Ca, que constituye el 96,941% de todo el calcio natural. Se produce en el proceso de combustión de silicio a partir de la fusión de partículas alfa y es el nucleido estable más pesado con el mismo número de protones y neutrones; su aparición también se complementa lentamente con la desintegración de los 40 K primordiales. La adición de otra partícula alfa conduce a 44 Ti inestable, que rápidamente decae a través de dos capturas sucesivas de electrones a 44 Ca estable ; esto constituye el 2.806% de todo el calcio natural y es el segundo isótopo más común. Los otros cuatro isótopos naturales, 42 Ca, 43 Ca, 46 Ca y 48 Ca, son significativamente más raros, y cada uno comprende menos del 1% de todo el calcio natural. Los cuatro isótopos más ligeros son principalmente productos de los procesos de combustión de oxígeno y de combustión de silicio, dejando que los dos más pesados se produzcan mediante procesos de captura de neutrones. El 46 Ca se produce principalmente en un proceso s "caliente", ya que su formación requiere un flujo de neutrones bastante alto para permitir que el 45 Ca de corta duración capture un neutrón. El 48 Ca se produce por captura de electrones en el proceso r en supernovas de tipo Ia, donde un alto exceso de neutrones y una entropía lo suficientemente baja aseguran su supervivencia.
El 46 Ca y el 48 Ca son los primeros nucleidos "clásicamente estables" con un exceso de seis u ocho neutrones respectivamente. Aunque es extremadamente rico en neutrones para un elemento tan ligero, el 48 Ca es muy estable porque es un núcleo doblemente mágico, que tiene 20 protones y 28 neutrones dispuestos en capas cerradas. Su desintegración beta a 48 Sc está muy obstaculizada debido al gran desajuste del espín nuclear : 48 Ca tiene espín nuclear cero, siendo par-par, mientras que 48 Sc tiene espín 6+, por lo que la desintegración está prohibida por la conservación del momento angular. Si bien dos estados excitados de 48 Sc también están disponibles para la descomposición, también están prohibidos debido a sus altos giros. Como resultado, cuando el 48 Ca se desintegra, lo hace mediante una desintegración beta doble a 48 Ti, siendo el nucleido más ligero que se sabe que sufre una desintegración beta doble. El isótopo pesado 46 Ca también puede sufrir teóricamente una desintegración beta doble a 46 Ti, pero esto nunca se ha observado; el isótopo más ligero y común 40 Ca también es doblemente mágico y podría sufrir una captura de electrones doble a 40 Ar, pero esto tampoco se ha observado nunca. El calcio es el único elemento que tiene dos isótopos primordiales doblemente mágicos. Los límites inferiores experimentales para las vidas medias de 40 Ca y 46 Ca son 5,9 × 10 21 años y 2,8 × 10 15 años, respectivamente.
Aparte del 48 Ca prácticamente estable, el radioisótopo de calcio de vida más larga es el 41 Ca. Se desintegra por captura de electrones a 41 K estables con una vida media de unos cien mil años. Su existencia en el Sistema Solar primitivo como un radionúclido extinto se ha inferido a partir de excesos de 41 K: todavía existen trazas de 41 Ca en la actualidad, ya que es un nucleido cosmogénico, reformado continuamente a través de la activación neutrónica del 40 Ca natural. Se conocen muchos otros radioisótopos de calcio, que van desde 35 Ca hasta 60 Ca. Todos tienen una vida mucho más corta que el 41 Ca, siendo los más estables el 45 Ca (vida media 163 días) y el 47 Ca (vida media 4,54 días). Los isótopos más livianos que 42 Ca generalmente experimentan una desintegración beta más a isótopos de potasio, y los más pesados que 44 Ca generalmente experimentan una desintegración beta menos a isótopos de escandio, aunque cerca de las líneas de goteo nucleares, la emisión de protones y la emisión de neutrones comienzan a ser modos de desintegración significativos. así como.
Como otros elementos, una variedad de procesos alteran la abundancia relativa de isótopos de calcio. El mejor estudiado de estos procesos es el fraccionamiento dependiente de la masa de isótopos de calcio que acompaña a la precipitación de minerales de calcio como calcita, aragonito y apatita de la solución. Los isótopos más ligeros se incorporan preferentemente a estos minerales, dejando la solución circundante enriquecida en isótopos más pesados en una magnitud de aproximadamente 0,025% por unidad de masa atómica (uma) a temperatura ambiente. Las diferencias dependientes de la masa en la composición de isótopos de calcio se expresan convencionalmente por la relación de dos isótopos (normalmente 44 Ca / 40 Ca) en una muestra en comparación con la misma relación en un material de referencia estándar. 44 Ca / 40 Ca varía en aproximadamente un 1% entre los materiales terrestres comunes.
Historia
Una de las estatuas de 'Ain Ghazal, hecha de yeso de cal Los compuestos de calcio se conocen desde hace milenios, aunque su composición química no se comprendió hasta el siglo XVII. La cal como material de construcción y como yeso para estatuas se utilizó desde alrededor del año 7000 a. C. El primer horno de cal datado data del 2500 a. C. y se encontró en Khafajah, Mesopotamia. Aproximadamente al mismo tiempo, se estaba utilizando yeso deshidratado (CaSO 4 2H 2 O) en la Gran Pirámide de Giza ; este material se utilizaría más tarde para el yeso de la tumba de Tutankamón. En cambio, los antiguos romanos utilizaron morteros de cal fabricados calentando piedra caliza (CaCO 3); el nombre "calcio" en sí mismo deriva de la palabra latina calx "cal". Vitruvio notó que la cal resultante era más clara que la caliza original, atribuyéndolo a la ebullición del agua; en 1755, Joseph Black demostró que esto se debía a la pérdida de dióxido de carbono, que como gas no había sido reconocido por los antiguos romanos.
En 1787, Antoine Lavoisier sospechó que la cal podría ser un óxido de un elemento químico fundamental. En su tabla de los elementos, Lavoisier enumeró cinco "tierras salificables" (es decir, minerales que podrían reaccionar con ácidos para producir sales ( salis = sal, en latín): chaux (óxido de calcio), magnésie (magnesia, óxido de magnesio).), barita (sulfato de bario), alúmina (alúmina, óxido de aluminio), y silice (sílice, dióxido de silicio)). Sobre estos "elementos", Lavoisier especuló:
Probablemente sólo conozcamos hasta ahora una parte de las sustancias metálicas existentes en la naturaleza, ya que todas aquellas que tienen una afinidad por el oxígeno más fuerte que la que posee el carbono, son incapaces, hasta ahora, de ser reducidas a un estado metálico y, en consecuencia, ser sólo presentados a nuestra observación bajo la forma de oxidas, se confunden con tierras. Es muy probable que la barita, que acabamos de arreglar con las tierras, se encuentre en esta situación; porque en muchos experimentos exhibe propiedades cercanas a las de los cuerpos metálicos. Incluso es posible que todas las sustancias que llamamos tierras sean sólo óxidos metálicos, irreductibles por cualquier proceso conocido hasta ahora.
El calcio, junto con sus congéneres magnesio, estroncio y bario, fue aislado por primera vez por Humphry Davy en 1808. Siguiendo el trabajo de Jöns Jakob Berzelius y Magnus Martin af Pontin sobre electrólisis, Davy aisló calcio y magnesio poniendo una mezcla del metal respectivo óxidos con óxido de mercurio (II) en una placa de platino que se utilizó como ánodo, siendo el cátodo un alambre de platino parcialmente sumergido en mercurio. Luego, la electrólisis dio amalgamas de calcio-mercurio y magnesio-mercurio, y la destilación del mercurio dio como resultado el metal. Sin embargo, el calcio puro no se puede preparar a granel mediante este método y no se encontró un proceso comercial viable para su producción hasta más de un siglo después.
Ocurrencia y producción
Terrazas de travertino en Pamukkale, Turquía Con un 3%, el calcio es el quinto elemento más abundante en la corteza terrestre y el tercer metal más abundante detrás del aluminio y el hierro. También es el cuarto elemento más abundante en las tierras altas lunares. Los depósitos sedimentarios de carbonato de calcio impregnan la superficie de la Tierra como restos fosilizados de vida marina pasada; se presentan en dos formas, la calcita romboédrica (más común) y la aragonita ortorrómbica (que se forma en mares más templados). Los minerales del primer tipo incluyen piedra caliza, dolomita, mármol, tiza y espato islandés ; Los lechos de aragonito componen las cuencas de las Bahamas, los Cayos de Florida y el Mar Rojo. Los corales, las conchas marinas y las perlas se componen principalmente de carbonato de calcio. Entre los otros minerales importantes del calcio se encuentran el yeso (CaSO 4 2H 2 O), la anhidrita (CaSO 4), la fluorita (CaF 2) y la apatita ([Ca 5 (PO 4) 3 F]).
Los principales productores de calcio son China (alrededor de 10000 a 12000 toneladas por año), Rusia (alrededor de 6000 a 8000 toneladas por año) y Estados Unidos (alrededor de 2000 a 4000 toneladas por año). Canadá y Francia también se encuentran entre los productores menores. En 2005, se produjeron alrededor de 24 000 toneladas de calcio; Aproximadamente la mitad del calcio extraído del mundo es utilizado por Estados Unidos, y aproximadamente el 80% de la producción se utiliza cada año. En Rusia y China, el método de electrólisis de Davy todavía se usa, pero en cambio se aplica al cloruro de calcio fundido. Dado que el calcio es menos reactivo que el estroncio o el bario, el recubrimiento de óxido-nitruro que da como resultado el aire es estable y el mecanizado en torno y otras técnicas metalúrgicas estándar son adecuadas para el calcio. En los Estados Unidos y Canadá, el calcio se produce reduciendo la cal con aluminio a altas temperaturas.
Ciclismo geoquímico
Artículo principal: ciclo de carbonato-silicatoEl ciclo del calcio proporciona un vínculo entre la tectónica, el clima y el ciclo del carbono. En los términos más simples, el levantamiento de montañas expone rocas que contienen calcio, como algunos granitos, a la intemperie química y libera Ca 2+ en el agua superficial. Estos iones se transportan al océano donde reaccionan con el CO 2 disuelto para formar piedra caliza ( CaCO 3), que a su vez se asienta en el fondo marino donde se incorpora a nuevas rocas. El CO 2 disuelto, junto con los iones carbonato y bicarbonato, se denominan " carbono inorgánico disuelto " (DIC).
La reacción real es más complicada e involucra al ion bicarbonato (HCO- 3) que se forma cuando el CO 2 reacciona con el agua al pH del agua de mar:
Al pH del agua de mar, la mayor parte del CO 2 se convierte inmediatamente de nuevo en HCO.- 3. La reacción da como resultado un transporte neto de una molécula de CO 2 del océano / atmósfera a la litosfera. El resultado es que cada ion de Ca 2+ liberado por la meteorización química elimina en última instancia una molécula de CO 2 del sistema superficial (atmósfera, océano, suelos y organismos vivos), almacenándola en rocas carbonatadas donde es probable que permanezca durante cientos de millones de años. La meteorización del calcio de las rocas elimina así el CO 2 del océano y la atmósfera, lo que ejerce un fuerte efecto a largo plazo sobre el clima.
Usos
Ver también: suplemento de calcioEl mayor uso de calcio metálico se encuentra en la fabricación de acero, debido a su fuerte afinidad química por el oxígeno y el azufre. Sus óxidos y sulfuros, una vez formados, dan aluminato de cal líquido e inclusiones de sulfuro en el acero que flotan; en el tratamiento, estas inclusiones se dispersan por todo el acero y se vuelven pequeñas y esféricas, mejorando la moldeabilidad, la limpieza y las propiedades mecánicas generales. El calcio también se utiliza en baterías automotrices sin mantenimiento, en las que el uso de aleaciones de plomo- calcio al 0,1% en lugar de las aleaciones de plomo y antimonio habituales conduce a una menor pérdida de agua y una menor autodescarga. Debido al riesgo de expansión y agrietamiento, en ocasiones también se incorpora aluminio a estas aleaciones. Estas aleaciones de plomo-calcio también se utilizan en fundición, reemplazando las aleaciones de plomo-antimonio. El calcio también se usa para fortalecer las aleaciones de aluminio que se usan para los cojinetes, para el control del carbono grafítico en el hierro fundido y para eliminar las impurezas de bismuto del plomo. El calcio metal se encuentra en algunos limpiadores de desagües, donde funciona para generar calor e hidróxido de calcio que saponifica las grasas y licua las proteínas (por ejemplo, las del cabello) que bloquean los desagües. Además de la metalurgia, la reactividad del calcio se aprovecha para eliminar el nitrógeno del gas argón de alta pureza y como captador de oxígeno y nitrógeno. También se utiliza como agente reductor en la producción de cromo, circonio, torio y uranio. También se puede utilizar para almacenar hidrógeno gaseoso, ya que reacciona con el hidrógeno para formar hidruro cálcico sólido, del cual el hidrógeno se puede volver a extraer fácilmente.
El fraccionamiento de isótopos de calcio durante la formación de minerales ha dado lugar a varias aplicaciones de isótopos de calcio. En particular, la observación de 1997 de Skulan y DePaolo de que los minerales de calcio son isotópicamente más ligeros que las soluciones de las que precipitan los minerales es la base de aplicaciones análogas en medicina y en paleooceanografía. En animales con esqueletos mineralizados con calcio, la composición isotópica de calcio de los tejidos blandos refleja la tasa relativa de formación y disolución del mineral esquelético. En los seres humanos, se ha demostrado que los cambios en la composición isotópica de calcio de la orina están relacionados con cambios en el equilibrio mineral óseo. Cuando la tasa de formación ósea excede la tasa de resorción ósea, la relación 44 Ca / 40 Ca en los tejidos blandos aumenta y viceversa. Debido a esta relación, las mediciones isotópicas de calcio en orina o sangre pueden ser útiles en la detección temprana de enfermedades metabólicas óseas como la osteoporosis. Existe un sistema similar en el agua de mar, donde 44 Ca / 40 Ca tiende a aumentar cuando la tasa de eliminación de Ca 2+ por la precipitación mineral excede la entrada de nuevo calcio en el océano. En 1997, Skulan y DePaolo presentaron la primera evidencia de cambio en el agua de mar 44 Ca / 40 Ca durante el tiempo geológico, junto con una explicación teórica de estos cambios. Documentos más recientes han confirmado esta observación, demostrando que la concentración de Ca 2+ en el agua de mar no es constante y que el océano nunca está en un "estado estable" con respecto a la entrada y salida de calcio. Esto tiene importantes implicaciones climatológicas, ya que el ciclo del calcio marino está estrechamente relacionado con el ciclo del carbono.
Muchos compuestos de calcio se utilizan en alimentos, como productos farmacéuticos y en medicina, entre otros. Por ejemplo, el calcio y el fósforo se complementan en los alimentos mediante la adición de lactato de calcio, difosfato de calcio y fosfato tricálcico. Este último también se utiliza como agente abrillantador en pastas de dientes y antiácidos. El lactobionato de calcio es un polvo blanco que se utiliza como agente de suspensión para productos farmacéuticos. En el horneado, el monofosfato de calcio se usa como agente leudante. El sulfito de calcio se usa como blanqueador en la fabricación de papel y como desinfectante, el silicato de calcio se usa como agente reforzante en el caucho y el acetato de calcio es un componente de la colofonia encalada y se usa para hacer jabones metálicos y resinas sintéticas.
El calcio está en la Lista de medicamentos esenciales de la Organización Mundial de la Salud.
Fuentes de comida
Los alimentos ricos en calcio incluyen productos lácteos, como yogur y queso, sardinas, salmón, productos de soya, col rizada y cereales para el desayuno fortificados.
Debido a la preocupación por los efectos secundarios adversos a largo plazo, incluyendo la calcificación de las arterias y las piedras en el riñón, tanto en los EE.UU. Instituto de Medicina (IOM) y la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (AESA) Conjunto de consumo superior tolerable Niveles (ULS) para la combinación de dieta y de suplementos calcio. Según el IOM, las personas de 9 a 18 años no deben exceder la ingesta combinada de 3 g / día; para las edades de 19 a 50, sin exceder los 2.5 g / día; para mayores de 51 años, sin exceder los 2 g / día. La EFSA estableció el UL para todos los adultos en 2,5 g / día, pero decidió que la información para niños y adolescentes no era suficiente para determinar los UL.
Papel biológico y patológico
Artículo principal: calcio en biología| La edad | Calcio (mg / día) |
|---|---|
| 1-3 años | 700 |
| 4-8 años | 1000 |
| 9-18 años | 1300 |
| 19 a 50 años | 1000 |
| gt; 51 años | 1000 |
| El embarazo | 1000 |
| Lactancia | 1000 |
Ingesta global de calcio en la dieta entre adultos (mg / día). lt;400 400–500 500–600 600–700 700–800 800–900 900-1000 gt; 1000 Función
El calcio es un elemento esencial que se necesita en grandes cantidades. El ion Ca 2+ actúa como un electrolito y es vital para la salud de los sistemas muscular, circulatorio y digestivo; es indispensable para la construcción de huesos; y apoya la síntesis y función de las células sanguíneas. Por ejemplo, regula la contracción de los músculos, la conducción nerviosa y la coagulación de la sangre. Como resultado, los niveles de calcio intra y extracelular están estrictamente regulados por el cuerpo. El calcio puede desempeñar este papel porque el ión Ca 2+ forma complejos de coordinación estables con muchos compuestos orgánicos, especialmente proteínas ; también forma compuestos con una amplia gama de solubilidades, lo que permite la formación del esqueleto.
Vinculante
Los iones calcio pueden formar complejos con proteínas mediante la unión de los grupos carboxilo de los residuos de ácido glutámico o ácido aspártico ; mediante la interacción con residuos de serina, tirosina o treonina fosforilados ; o al ser quelado por residuos de aminoácidos γ-carboxilados. La tripsina, una enzima digestiva, utiliza el primer método; la osteocalcina, una proteína de la matriz ósea, utiliza el tercero. Algunas otras proteínas de la matriz ósea, como la osteopontina y la sialoproteína ósea, utilizan tanto la primera como la segunda. Es común la activación directa de enzimas mediante la unión del calcio; algunas otras enzimas se activan por asociación no covalente con enzimas que se unen directamente al calcio. El calcio también se une a la capa de fosfolípidos de la membrana celular, anclando proteínas asociadas con la superficie celular.
Solubilidad
Como ejemplo de la amplia gama de solubilidad de los compuestos de calcio, el fosfato monocálcico es muy soluble en agua, el 85% del calcio extracelular es como fosfato dicálcico con una solubilidad de 2,0 mM y la hidroxiapatita de los huesos en una matriz orgánica es el fosfato tricálcico a 100 μM.
Nutrición
El calcio es un componente común de los suplementos dietéticos multivitamínicos, pero la composición de los complejos de calcio en los suplementos puede afectar su biodisponibilidad, que varía según la solubilidad de la sal involucrada: el citrato de calcio, el malato y el lactato son altamente biodisponibles, mientras que el oxalato es menor. Otras preparaciones de calcio incluyen carbonato de calcio, citrato de malato de calcio y gluconato de calcio. El intestino absorbe aproximadamente un tercio del calcio ingerido como ión libre, y los riñones regulan el nivel de calcio plasmático.
Regulación hormonal de la formación ósea y los niveles séricos.
La hormona paratiroidea y la vitamina D promueven la formación de hueso al permitir y mejorar la deposición de iones de calcio allí, lo que permite un recambio óseo rápido sin afectar la masa ósea o el contenido mineral. Cuando descienden los niveles de calcio plasmático, se activan los receptores de la superficie celular y se produce la secreción de hormona paratiroidea; luego procede a estimular la entrada de calcio en la reserva de plasma tomándolo de las células diana del riñón, intestino y hueso, con la acción formadora de hueso de la hormona paratiroidea siendo antagonizada por la calcitonina, cuya secreción aumenta con el aumento de los niveles de calcio plasmático.
Niveles séricos anormales
La ingesta excesiva de calcio puede provocar hipercalcemia. Sin embargo, debido a que los intestinos absorben el calcio de manera bastante ineficaz, es más probable que los niveles altos de calcio sérico sean causados por una secreción excesiva de hormona paratiroidea (PTH) o posiblemente por una ingesta excesiva de vitamina D, que facilitan la absorción de calcio. Todas estas condiciones hacen que el exceso de sales de calcio se deposite en el corazón, los vasos sanguíneos o los riñones. Los síntomas incluyen anorexia, náuseas, vómitos, pérdida de memoria, confusión, debilidad muscular, aumento de la micción, deshidratación y enfermedad ósea metabólica. La hipercalcemia crónica normalmente conduce a la calcificación de los tejidos blandos y sus graves consecuencias: por ejemplo, la calcificación puede provocar la pérdida de elasticidad de las paredes vasculares y la interrupción del flujo sanguíneo laminar y, por tanto, la rotura de la placa y la trombosis. Por el contrario, la ingesta inadecuada de calcio o vitamina D puede resultar en hipocalcemia, a menudo causada también por la secreción inadecuada de hormona paratiroidea o receptores de PTH defectuosos en las células. Los síntomas incluyen excitabilidad neuromuscular, que potencialmente causa tetania y alteración de la conductividad en el tejido cardíaco.
Enfermedad ósea
Dado que el calcio es necesario para el desarrollo óseo, muchas enfermedades óseas se pueden rastrear hasta la matriz orgánica o la hidroxiapatita en la estructura molecular u organización del hueso. La osteoporosis es una reducción en el contenido mineral del hueso por unidad de volumen y puede tratarse con suplementos de calcio, vitamina D y bifosfonatos. Cantidades inadecuadas de calcio, vitamina D o fosfatos pueden provocar el ablandamiento de los huesos, llamado osteomalacia.
La seguridad
Calcio metálico
| Riesgos | |
|---|---|
| Pictogramas GHS |  |
| Palabra de señal GHS | Peligro |
| Declaraciones de peligro GHS | H261 |
| Consejos de prudencia del SGA | P231 + 232, P422 |
| NFPA 704 (diamante de fuego) |  0 3 1 |
Debido a que el calcio reacciona exotérmicamente con el agua y los ácidos, el calcio metálico que entra en contacto con la humedad corporal produce una irritación corrosiva severa. Cuando se ingiere, el calcio metálico tiene el mismo efecto en la boca, el esófago y el estómago, y puede ser fatal. Sin embargo, no se sabe que la exposición a largo plazo tenga efectos adversos distintos.
Ver también
Medios de Commons
Definiciones de Wikcionario
Libros de texto de Wikilibros
Recursos de aprendizaje de WikiversityReferencias
Bibliografía
- Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Química de los Elementos (2ª ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
- Hluchan, Stephen E.; Pomerantz, Kenneth. "Calcio y aleaciones de calcio". Enciclopedia de química industrial de Ullmann. Weinheim: Wiley-VCH. doi : 10.1002 / 14356007.a04_515.pub2.
