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Calcio

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Posición del calcio en la tabla periódica; grupo 2, periodo 4
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Nombre, símbolo, Z: Calcio, Ca, 20
Serie química: Alcalinotérreos
Grupo, periodo, bloque: 2, 4 , s
Configuración electrónica: [Ar] 4s2
Propiedades atómicas
Masa atómica: 40,078 uma
Radio atómico: 194 pm
 - Medio 180 pm
 - Covalente 174 pm
 - De Van der Waals Sin datos
Nº de oxidación (óxido): 2 (base fuerte)
Electronegatividad: 1,00 (Pauling)
Potencial de ionización: 589,8 kJ/mol
 - 2.º = 1145,4  - 3.º = 4912,4

† Calculado a partir de distintas longitudes de enlace covalente, metálico o iónico.

Propiedades físicas
Estado: Sólido
Estructura cristalina: Cúbica centrada
en las caras
Color: Blanco plateado
Densidad: 1550 (kg/)
Dureza: 1,75 (Mohs)
Conductividad eléctrica: 29,8×106 S/m
Conductividad térmica: 201 W/(m·K)
Calor específico: 632 J/kg·K
Punto de fusión: 1115 K
Entalpía de fusión: 8,54 kJ/mol
Punto de ebullición: 1757 K
Entalpía de vaporización: 153,6 kJ/mol
Presión de vapor: 254 Pa a 1112 K
Velocidad del sonido: 3810 m/s a 293,15 K
Isótopos más estables
iso. AN (%) Vida media MD ED (MeV) PD
40Ca 96,941 El Ca es estable con 20 neutrones
41Ca Sintético 103000 a ε 0,421 41K
42Ca 0,647 El Ca es estable con 22 neutrones
43Ca 0,135 El Ca es estable con 23 neutrones
44Ca 2,086 El Ca es estable con 24 neutrones
46Ca 0,004 El Ca es estable con 26 neutrones
48Ca 0,187 > 6E18 a β- 4,272 48Ti
Valores en el SI y en condiciones normales (0 ºC y 1 atm), salvo indicación en contra.


El calcio es un elemento químico, de símbolo Ca y de número atómico 20. Es un elemento químico esencial, una persona tiene entre 1,5 y 2% de calcio en peso, del cual el 99% se encuentra en los huesos y el resto en tejidos y fluidos corporales interviniendo en el metabolismo celular.

Características principales

El calcio es un metal alcalinotérreo blando, maleable y dúctil que arde con llama roja formando óxido de calcio y nitruro. Las superficies recientes son de color blanco plateado pero palidecen rápidamente tornándose levemente amarillentas expuestas al aire y en última instancia grises o blancas por la formación del hidróxido al reaccionar con la humedad ambiental. Reacciona violentamente con el agua para formar el hidróxido Ca(OH)2 desprendiendo hidrógeno.

Aplicaciones

Papel biológico

El calcio actúa como mediador intracelular cumpliendo una función de segundo mensajero; por ejemplo, el ión Ca2+ interviene en la contracción de los músculos. 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, en los dientes como fluorohidroxiapatito (algunos OH- se sustituyen por F-), o como carbonato de calcio en el oído interno. Otros biominerales se encuentran presentes en exoesqueletos, en conchas o en cáscaras de huevo de distintos animales y en forma de distintas sales.

Otra función del calcio está relacionada con la coagulación de la sangre, a través de su relación con la proteína protrombina.

Es, por tanto, un importante componente de la dieta. La cantidad diaria recomendada para los adultos oscila entre 800-1000 mg, cantidad que debe incrementarse durante el crecimiento (9-18 años) y el embarazo y la lactancia, y tras la menopausia, hasta los 1200-1300 mg; los productos comerciales especifican en su etiquetado la cantidad de calcio que proporcionan, expresada en tanto por ciento respecto la c. d. r., para que el consumidor sepa si está ingiriendo la cantidad diaria recomendada (en las situaciones especiales descritas debería consumirse en torno a un 130%). Productos ricos en calcio son la leche y los derivados lácteos (cuyo calcio es fácilmente absorbido), los vegetales (frijoles, espinacas), los pescados que se comen con espina (sardina, anchoa), etc. y los alimentos enriquecidos con calcio.

La competencia que se establece entre ciertos minerales puede inhibir la absorción del calcio; así, calcio y magnesio compiten por los mismos puntos de absorción, por lo que aquellas personas que estén tomando suplementos del segundo habrán de tener especial cuidado con el aporte diario de calcio.

El déficit de calcio es susceptible de provocar osteoporosis e hipocalcemia, mientras que su exceso provoca hipercalcemia.

Historia

El calcio (del latín calx, calcis, 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. No obstante, hasta principios del siglo XX el calcio sólo se obtenía en laboratorio.

Símbolo usado por Dalton, dos círculos concentricos con un punto en su centro Símbolo químico empleado por Dalton para la cal (el calcio aun no se había aislado).

Abundancia y obtención

Es el quinto elemento en abundancia en la corteza terrestre (3,6% en peso) pero no se encuentra en estado nativo sino formando compuestos con gran interés industrial como el carbonato (calcita, mármol, caliza y dolomita) y el sulfato (yeso, alabastro) a partir de los cuales se obtienen la cal viva, la escayola, el cemento, etc.; otros mineral que lo contienen son fluorita (fluoruro), apatito (fosfato) y granito (silicato).

El metal se aisla por electrólisis del cloruro de calcio (subproducto del proceso Solvay) fundido:

Isótopos

El calcio tiene seis isótopos estables de los cuales el Ca-40 es el más abundante (97%). El Ca-40 y el Ar-40 son productos de la desintegración del K-40, pero mientras que el segundo se ha usado para la datación en geología, la prevalencia del isótopo Ca-40 en la naturaleza ha impedido hacer lo mismo con el calcio.

A diferencia de otros isótopos cosmogénicos producidos en la atmósfera terrestre, el Ca-41 se produce por activación neutrónica del Ca-40, de modo que se sintetiza en las capas más superficiales del suelo, en las que el bombardeo de neutrones es suficientemente intenso. Además de esto, el Ca-41 ha recibido la atención de los científicos porque se desintegra en K-41, un indicador crítico de las anomalías del Sistema Solar.

Referencias

Fuentes empleadas y notas


Otras fuentes de información

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