Esc

Scrie ca să cauți în toate glosarele

Element

Calciu

Metalul oaselor, al scoicilor și al calcarului

Un metal alcalino-pământos: argintiu, destul de moale și îndeajuns de reactiv ca să se mătuiască în aer și să sfârâie în apă, al douăzecilea element și al cincilea ca răspândire în scoarța Pământului. Nu se vede niciodată liber în natură, dar este pretutindeni în compuși — calcar, cretă, marmură, gips, scoicile mării și oasele și dinții oricărui vertebrat. Humphry Davy l-a izolat din var în 1808 și l-a numit după cuvântul latinesc pentru acea substanță; varul, cimentul, ipsosul și mortarul sunt materialele construcțiilor din antichitate încoace, iar ionii de calciu poartă semnalul prin care se contractă orice mușchi.

Calciu · Metal alcalino-pământos
Simbol
Ca
Număr atomic
20
Masă atomică
40.078
Grupă
2
Perioadă
4
Bloc
s
Categorie
Metal alcalino-pământos
Stare la temperatura camerei
Solid
Configurație electronică
[Ar] 4s²
Descoperit
1808
Descoperit de
Humphry Davy
Numit după
latinescul calx, calcis, var
Densitate
≈ 1,55g/cm³
la 20 °C; cel mai ușor dintre metalele alcalino-pământoase, mai ușor decât magneziul
Punct de topire
842°C
1.115 K
Punct de fierbere
1.484°C
1.757 K
Pondere în scoarță
≈ 4,15%
din masă; al cincilea element ca răspândire, după oxigen, siliciu, aluminiu și fier
Pondere în corpul omenesc
≈ 1,5%
cam 1 kg la un adult, 99 % din el în oase și dinți; cel mai abundent metal din corp
Izotopi
Șase naturali
⁴⁰Ca ≈ 96,9 %, ⁴⁴Ca ≈ 2,1 %; ⁴⁸Ca se dezintegrează atât de lent, în peste 10¹⁹ ani, încât trece drept stabil

Argintiu, moale și niciodată singur

Calciul este un metal argintiu, mai dur decât metalele alcaline de alături, dar care tot se lasă tăiat de un cuțit hotărât, și mai ușor decât orice alt metal alcalino-pământos — mai ușor decât magneziul de deasupra lui. Are doi electroni pe stratul exterior și îi cedează ușor pe amândoi ca să devină Ca²⁺, singura formă în care îl ține natura. În aer, metalul proaspăt se mătuiește în câteva ore sub un strat cenușiu de oxid și nitrură; în apă sfârâie constant, eliberând hidrogen fără violența sodiului; încălzit în aer arde cu o flacără roșu-cărămizie, culoarea pe care sărurile de calciu o dau focurilor de artificii. Compușii lui sunt cei pe care îi întâlnim: carbonatul din calcar, cretă și marmură, sulfatul din gips și ipsos, fluorura din fluorină, fosfatul din apatit și din os, și oxidul și hidroxidul cărora li se spune var încă din vremea romanilor.

Calcar, scoici și var

Cam 4,15 % din scoarță este calciu, al cincilea element ca răspândire din ea. Calciul care contează zace în calcar: mii de metri de calcar, depuși de-a lungul a sute de milioane de ani, aproape în întregime cândva viu. Coralii, scoicile și planctonul unicelular scot calciu și carbonat din apa mării ca să-și clădească scheletele; când mor, scheletele se depun pe fund, iar creta, calcarul și marmura sunt ceea ce rămâne. Ploaia, ușor acidulată de dioxidul de carbon, dizolvă calcarul din nou și scobește peșteri, iar apa care se scurge din el e „dură”.

Ars la 900 °C, calcarul cedează dioxidul de carbon și lasă var nestins, oxid de calciu, care sfârâie și se umflă în apă și devine var stins; amestecat cu nisip, varul stins se întărește ca mortar, luând înapoi dioxidul de carbon din aer. Încălzit cu argilă la 1.450 °C, calcarul dă cimentul Portland, din care lumea face astăzi peste patru miliarde de tone pe an. Metalul însuși se obține în cantități mici încălzind var cu aluminiu în vid și condensând vaporii de calciu; slujește mai ales la scoaterea oxigenului și a sulfului din oțel și la reducerea uraniului din compușii lui.

Oase și semnale

Corpul unui adult conține cam un kilogram de calciu, 99 % din el ca hidroxiapatită, un fosfat de calciu, în oase și dinți. Osul nu e o rezervă fixă: se dizolvă și se reclădește toată viața, iar când hrana nu ajunge, corpul ia din el, și așa începe osteoporoza. Restul de 1 % face o treabă mai surprinzătoare. Hormonii țin calciul din sânge în limite strânse pentru că ionul e un semnal: un puls de calciu eliberat într-o fibră musculară o face să se contracte, calciul care intră într-o terminație nervoasă o face să-și elibereze neurotransmițătorul, iar calciul declanșează coagularea sângelui și primele diviziuni ale unui ovul fecundat. Laptele dă cam 120 mg la fiecare 100 ml; un adult are nevoie de aproape un gram pe zi.

Descoperire și nume

Var, mercur și o baterie

Varul le era cunoscut egiptenilor, a fost descris de Vitruviu și folosit de romani, al căror beton din var și cenușă vulcanică susține și azi cupola Panteonului. Lavoisier, în 1789, a trecut varul printre „pământurile” despre care bănuia că sunt oxizi ai unor metale pe care niciun foc nu le putea reduce. Dovada a venit în 1808, după ce bateria lui Davy scosese potasiul și sodiul din alcaliile lor. Berzelius și Pontin, la Stockholm, au electrolizat var umed deasupra unei băi de mercur și au obținut un amalgam; Davy a făcut la fel la Londra, a distilat mercurul și a rămas cu metalul. L-a numit calcium, din latinescul calx, var — cuvântul din spatele lui „calcul”, pietricica folosită la numărat. Calciul pur a fost obținut abia în 1898, de Henri Moissan.

Surse

  1. Davy, H. Electro-Chemical Researches, on the Decomposition of the Earths; with Observations on the Metals Obtained from the Alkaline Earths, and on the Amalgam Procured from Ammonia. Philosophical Transactions 98. London, 1808.
  2. Lavoisier, A.-L. Traité élémentaire de chimie. Paris, 1789.
  3. Vitruvius De architectura. Book II. Rome, 1st century BC.
  4. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. 2nd ed. Oxford, 1997.
  5. Emsley, J. Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford, 2001.
  6. Rumble, J. R. (ed.) CRC Handbook of Chemistry and Physics. 104th ed. Boca Raton, 2023.
  7. Weeks, M. E.; Leicester, H. M. Discovery of the Elements. 7th ed. Easton, 1968.