i calci | enciclopèdia.cat
Gran enciclopèdia catalana

calci

Símbol delCa
substantiu masculím
Agronomia    Biologia i ecologia    Química
Símbol delCa
química inorgànica quím inorg, biologia biol i agricultura agr
Element metàl·lic pertanyent a la família dels alcalinoterris, situat en el grup II A de la taula periòdica, entre el magnesi i l’estronci.

Propietats del calci

És de color blanc d’argent, molt dúctil i mal·leable. El primer calci metàl·lic, impur, fou obtingut el 1808 per Humphry Davy, i, independentment, per Jöns Jakob Berzelius, seguint una tècnica electrolítica semblant a l’emprada pel primer per a isolar el potassi i el sodi. El calci natural és constituït per una barreja isotòpica de núclids amb nombres de massa de 40 (de molt, el més abundant) a 48. És el cinquè dels elements més abundants a l’escorça terrestre (un 3,63%); és present principalment com a carbonat en roques metamòrfiques, i també en quantitats importants en els feldespats d’origen eruptiu. Moltes aigües subterrànies en porten en dissolució com a hidrogenocarbonat de calci (aigües molles). Els minerals més importants són l'anhidrita, l'apatita, la dolomita, l'espat fluor, el guix i la fosforita. L’abundància del núclid 44Ca podria ésser explicada tenint-ne en compte el nombre atòmic parell i la massa atòmica múltiple de quatre, que correspon a un nucli molt estable. En la indústria el calci elemental és preparat per electròlisi de l’espat fluor fos, sol o addicionat amb clorur de potassi. Pot ésser també obtingut per un procés termoquímic, d’acord amb l’esquema 6CaO + 2Al 3Ca + 3CaO · Al2O3, procés que és dut a terme a 1 200°C sota un buit molt elevat. Serveix igualment com a element d’aliatge en alumini, beril·li, coure, magnesi, silici, etc, sovint amb formació de composts intermetàl·lics. En metal·lúrgia és consumit com a desoxidant (obtenció de coure d’una gran conductivitat), com a dessulfurant (foneria d’acer i níquel) i en aliatges pirofòrics. És emprat en la fabricació de l’hidrur de calci (CaH2). Químicament és més reactiu que els seus homòlegs l’estronci i el bari, malgrat anar darrere d’ells en la sèrie electromotriu. Per contra, es combina amb el fluor ja en fred, amb una gran violència; amb temperatures elevades ho fa amb tots els elements electronegatius. A causa de la seva capacitat d’oxidar-se, actua com a reductor davant nombrosos òxids d’elements no metàl·lics (bor, carboni, silici, nitrogen, fòsfor, etc). Els hidròxids i carbonats alcalins reaccionen amb el calci amb detonació. Redueix, així mateix, la major part d’òxids metàl·lics, i tant ell com el seu hidrur són emprats en l’obtenció de l’urani, el tori, el zirconi, el ceri, el vanadi, el niobi, el tàntal i altres elements rars. L’àtom de calci té molt poca tendència a enllaçar-se covalentment amb altres àtoms, per manca d’electrons desaparellats en el seu estat fonamental; per contra perd amb facilitat els dos electrons més externs 4s i dóna lloc a l’ió càlcic Ca2+, únic reconegut amb certesa a la temperatura ordinària. L’ió calci mostra una major propensió a hidratar-se que la dels altres ions alcalinoterris, a causa de la major relació càrrega elèctrica/radi. Analíticament, el calci pot ésser separat dels altres elements no alcalinoterris com a carbonat un cop eliminats els que donen clorurs i sulfurs poc solubles. Pot ésser caracteritzat individualment amb glioxal-bis (2-hidroxifanil), que tant serveix per a la identificació com per a l’avaluació fotomètrica. És freqüent també l’avaluació complexomètrica amb la sal amònica de l’àcid purpúric (murexida) com a indicador. Aquest dóna amb el calci un color roig que pot servir directament per a l’avaluació colorimètrica. Hom disposa d’altres colorants i mètodes físics: polarogràfics, amperomètrics, potenciomètrics, espectrofotomètrics, d’absorció atòmica, etc. El calci té un paper de primer ordre en l’economia dels éssers vius, especialment els animals. En general, els organismes vivents en són àvids, i una vegada captat és cedit amb dificultat. Aquesta avidesa és sobretot palesa en alguns organismes aquàtics, que, malgrat la poca concentració de calci en l’aigua marina, arriben a acumular-ne fins a un 10% del pes corporal. Així s’origina el cicle del calci: provinent de la meteorització dels silicats, que el contenen en quantitat variable, és acumulat en els esquelets d’aquests organismes marins, que, una vegada morts, cauen al fons i formen sediments organògens de roca calcària, a vegades d’una gran potència. Quan aquests sediments emergeixen, l’aigua amb diòxid de carboni els redissol, i el calci, en forma de bicarbonat i carbonat, es reincorpora al cicle.

Taula de les propietats físiques del calci

  1. nombre atòmic: 20
  2. pes atòmic: 40,08
  3. estructura electrònica: [Ar] 4s2
  4. valència: 2
  5. pes específic (a 20ºC): 1,55
  6. punt de fusió: 839ºC
  7. punt d’ebullició: 1484ºC
  8. conductivitat tèrmica (a 25ºC): 2,01 mW/cm·K
  9. resistivitat elèctrica (a 0ºC): 3,91 μ Ω·cm
  10. radi iònic (Ca + 2 ): 0,99 Å
  11. radi metàl·lic: 1,97 Å
  12. potencials d’ionització, en eV: I: 6,113; II: 11,871; III: 50,908
  13. potencial de reducció (a 25ºC i 1 atm), en V: Ca2 + 2e ⇌ Ca: -2,868Ca(OH)2 + 2e ⇌ Ca + 2OH-: -3,02

El calci en els éssers vius

El calci té un paper de primer ordre en l’economia dels éssers vius, especialment els animals. En general, els organismes vivents en són àvids, i una vegada captat és cedit amb dificultat. Aquesta avidesa és sobretot palesa en alguns organismes aquàtics, que, malgrat la poca concentració de calci en l’aigua marina, arriben a acumular-ne fins a un 10% del pes corporal. Així s’origina el cicle del calci: provinent de la meteorització dels silicats, que el contenen en quantitat variable, és acumulat en els esquelets d’aquests organismes marins, que, una vegada morts, cauen al fons i formen sediments organògens de roca calcària, a vegades d’una gran potència. Quan aquests sediments emergeixen, l’aigua amb diòxid de carboni els redissol, i el calci, en forma de bicarbonat i carbonat, es reincorpora al cicle. El calci té també un paper destacat com a bioelement. És present en tots els organismes (un 1,6% en l’home adult), on sovint forma part d’estructures de sosteniment (ossos dels vertebrats, esquelets de coral·laris, closques de mol·luscs i de foraminífers, espícules d’esponges, parets cel·lulars de vegetals i bacteris). En forma iònica participa en la regulació de la permeabilitat de les membranes, en la del pH i altres factors del sòl, i segons alguns autors és lligat a l’estabilitat de l’estructura dels cromosomes; intervé també en la regulació dels processos de creixement en animals i vegetals, en la de l’excitabilitat nerviosa, la contracció muscular ( bomba de calci), l’absorció de la vitamina B12 i en la coagulació de la sang i de la llet en els animals. La deficiència de calci en els organismes produeix retards de creixement, malformació de les estructures de sosteniment on és present normalment i hemofília (en animals) i clorosi i malformació dels meristemes (en vegetals). En l’home la manca de calci en la dieta alimentària comporta, a part del dèficit de creixement, trastorns digestius, osteoporosi, irritabilitat muscular exagerada, tetània, etc. L’absorció del calci és efectuada principalment en el duodè, i és afavorida per la presència de les vitamines D i C i per l’acidesa del contingut intestinal; per a assegurar-ne l’absorció, no ha d’estar en forma de sals insolubles (com fitats, oxalats). S'excreta per l’intestí, pels ronyons i per la secreció làctia. Els períodes de vida en què és més necessària una dieta rica en calci són l’embaràs, l’alletament, la infància i l’adolescència; en aquests casos, els requeriments necessaris per terme mitjà, segons la FAO, són de 500-600 mg diaris. Les principals fonts alimentàries de calci són la llet, el iogurt, el formatge i les verdures (tret dels espinacs, que el contenen en forma d’oxalat); els altres aliments el contenen en qualitats inapreciables.

El calci en els sòls

La majoria dels sòls, encara que siguin relativament pobres en calci, contenen quantitats importants d’aquest element combinat en forma de carbonat, el qual, descomponent-se, pot alliberar calci assimilable, que també pot ésser fornit per les aportacions d’adobs i de les encalcinades. El calci actua aglutinant les partícules argiloses, provoca l’estabilització del col·loide orgànic i corregeix l’acidesa del sòl, amb la qual cosa es proporciona un òptim ambient a l’activitat dels bacteris fixadors del nitrogen. Augmenta l’assimilació d’altres elements, facilita l’absorció del potassi, afavoreix l’estabilització del sofre, combinant-s’hi en forma de sulfats, augmenta l’activitat del molibdè i evita la retrogradació dels fosfats en el sòl. Com a efecte negatiu, en els terrenys en què hi és en excés, a causa del seu pH alt, produeix el blocatge d’un cert nombre d’oligoelements i provoca la clàssica clorosi calcària.

Col·laboració: 
ASN
Llegir més...