CALCIO (Ca)

El calcio es un elemento químico, de símbolo Ca y de número atómico 20.

Se encuentra en el medio interno de los organismos como ion calcio (Ca2+) o formando parte de otras moléculas; en algunos seres vivos se halla precipitado en forma de esqueleto interno o externo. Los iones de calcio actúan de cofactor en muchas reacciones enzimáticas, intervienen en el metabolismo del glucógeno, y junto al potasio y el sodio regulan la contracción muscular. El porcentaje de calcio en los organismos es variable y depende de las especies, pero por término medio representa el 2,45% en el conjunto de los seres vivos; en los vegetales, sólo representa el 0,007%.

Historia

El calcio (del latín calx, calis , cal) fue descubierto en 1808 por Humphry Davy mediante electrólisis de una amalgama de mercurio y cal. Davy mezcló cal humedecida con óxido de mercurio que colocó sobre una lámina de platino, el ánodo, y sumergió una parte de mercurio en el interior de la pasta que hiciera de cátodo; por electrólisis obtuvo una amalgama que, destilada, dejó un residuo sólido muy oxidable, aunque ni siquiera el mismo Davy estaba muy seguro de haber obtenido calcio puro; con posterioridad Bunsen en 1854 y Matthiessen en 1856 obtuvieron el metal por electrólisis del cloruro de calcio, y Henri Moissan obtuvo calcio con una pureza del 99% por electrólisis del yoduro. A principios del siglo XX el calcio (Ca) sólo se obtenía en laboratorio.

Propiedades físicas
Estado ordinario
Sólido (paramagnético)Densidad
1550 kg/m3
Punto de fusión
1 115 K (842 °C)
Punto de ebullición
1 800 K (1 527 °C)
Entalpía de vaporización
153,6 kJ/mol
Entalpía de fusión
8,54 kJ/mol
Presión de vapor
254 Pa a 1112 K

Características principales

El calcio es un metal alcalinotérreo, arde con llama roja formando óxido de calcio. Las superficies recientes son de color blanco plateado pero presenta un cambio físico rápidamente, cambiando a un color levemente amarilla expuestas al aire y en última instancia grises o blancas por la formación dehidróxido al reaccionar con la humedad ambiental. Reacciona violentamente con el agua en su estado de metal (proveniente de fábrica) para formarhidróxido Ca(OH)2 desprendiendo hidrógeno. De lo contrario en su estado natural no reacciona con el H2O.

Aplicaciones

Agente reductor en la extracción de otros metales como el uranio, circonio y torio.
Desoxidante, desulfurizador, o decarburizador para varias aleaciones ferrosas y no ferrosas.
Agente de aleación utilizado en la producción de aluminio, berilio, cobre, plomo y magnesio.
Aplicación en muchos productos lácteos o medicamentos para el refuerzo de los huesos humanos, compuestos de calcio. Si tenemos falta de calcio en nuestros huesos facilitaremos la aparición de enfermedades como la osteoporosis.
El óxido de calcio, CaO, se produce por descomposición térmica de los minerales de carbonato en altos hornos, aplicando un proceso de lecho continuo. El óxido se utiliza en arcos de luz de alta intensidad (luz de cal) a causa de sus características espectrales poco usuales y como agentedeshidratante industrial. La industria metalúrgica hace amplio uso del óxido durante la reducción de aleaciones ferrosas.
El hidróxido de calcio, Ca(OH)2, tiene muchas aplicaciones en donde el ion hidroxilo es necesario. En el proceso de apagado del hidróxido de calcio, el volumen de cal apagada [Ca(OH)2] se expande al doble que la cantidad de cal viva inicial (CaO), hecho que lo hace útil para romper roca o madera.

Rol biológico

El calcio actúa como mediador intracelular cumpliendo una función de segundo mensajero; por ejemplo, el ion Ca2+ interviene en la contracción de los músculos y es imprescindible para la coagulación de la sangre. También está implicado en la regulación de algunas enzimas quinasas que realizan funciones de fosforilación, por ejemplo la proteína quinasa C (PKC), y realiza unas funciones enzimáticas similares a las del magnesio en procesos de transferencia de fosfato (por ejemplo, la enzima fosfolipasa A2).

Algunas de sus sales son bastante insolubles, por ejemplo el sulfato (CaSO4), carbonato (CaCO3), oxalato, etc. y forma parte de distintos biominerales. Así, en el ser humano, está presente en los huesos como hidroxiapatito cálcico, Ca10(OH)2(PO4)6. El calcio interviene en la formación de las placas de algunas arterioesclerosis.

Abundancia y obtención

Cristales de calcio con una pureza del 99.99%.

Es el quinto elemento en abundancia en la corteza terrestre (3 % en peso) pero no se encuentra en estado nativo sino formando compuestos con gran interés industrial como el carbonato (calcita, mármol, caliza y dolomita) yel sulfato (aljez, alabastro) a partir de los cuales se obtienen la cal viva, laescayola, el cemento, etc.; otros minerales que lo contienen son fluorita (fluoruro), apatito (fosfato) y granito (silicato).
El metal se aísla por electrólisis del cloruro de calcio (subproducto del proceso Solvay) fundido

cátodo: Ca2+ + 2 e- → Ca
ánodo:  2Cl- → Cl2 (gas) + 2e-

Isótopos

El calcio tiene seis isótopos estables de los cuales el 40Ca es el más abundante (97%). El 40Ca y el 40Ar son productos de la desintegración del 40K, pero mientras que el segundo se ha usado para la datación en geología, la prevalencia del isótopo 40Ca en la naturaleza ha impedido hacer lo mismo con el calcio.
A diferencia de otros isótopos cosmogénicos producidos en la atmósfera terrestre, el 41Ca se produce por activación neutrónica del 40Ca, de este modo se sintetiza en las capas más superficiales del suelo, en las que el bombardeo de neutrones es suficientemente intenso. Además de esto, el 41Ca ha recibido la atención de los científicos porque se desintegra en 41K, un indicador crítico de las anomalías del Sistema Solar.