Il calcio è un elemento chimico (metallo alcalino-terroso) di colore argenteo ed è simile al piombo, ma la sua lucentezza scompare per ossidazione all’aria; per questo motivo viene conservato sotto petrolio. È presente in molti minerali sotto forma di calcare, fluorite, gesso e apatite, tanto da essere il quinto elemento per abbondanza nella crosta terrestre (3,5% della litosfera). Il calcio si trova nell’acqua di mare e in molti silicati che costituiscono le rocce magmatiche e metamorfiche. Grandi giacimenti di carbonato di calcio di origine organica sono le barriere coralline nell’oceano Pacifico.
Reagisce con l’acqua e si ottiene per elettrolisi del cloruro, procedimento grazie al quale Davy lo isolò per la prima volta nel 1808.
Indice
Calcio – Proprietà chimiche
È elettropositivo e brucia dando ossido di calcio (CaO).
- Simbolo: Ca
- Numero atomico: 20
- Serie – Metalli alcalino terrosi
- Gruppo, periodo: 2 (IIA), 4
- Densità – 1550 kg/m³
- Durezza: 1,75
- Peso atomico: 40,078 u
- Configurazione elettronica: [Ar]4s2
- Struttura cristallina: cubica a facce centrate
- Stato della materia: solido (paramagnetico)
- Punto di fusione: 842 °C
- Punto di ebollizione: 1484 °C
- Calore di fusione: 8,54 kJ/mol
- Elettronegatività: 1,00 (Scala di Pauling)
- Calore specifico: 632 J/(kg·K)
- Conducibilità elettrica: 29,8×106/m·Ω
- Conducibilità termica: 201 W/(m·K)
Calcio – Composti principali
Ossido di calcio CaO – Detto calce viva, si ottiene tramite la cottura in forno del calcare e ha molti usi nell’industria chimica e in quella edilizia.
Idrossido di calcio Ca(OH)2 – Detto calce spenta, è un cristallo incolore o polvere bianca che si ottiene per idratazione dell’ossido di calcio.
Solfato di calcio (CaSO4) – Solido bianco scarsamente solubile in acqua, se idratato si trasforma nel minerale gesso.
Carbonato di calcio (CaCO3) – È molto diffuso in natura in due differenti forme cristalline, la calcite e l’aragonite ed è il componente basilare delle rocce calcaree, dei marmi e si rinviene nelle conchiglie, nel guscio delle uova e nelle ossa; il gesso bianco usato per scrivere sulle lavagne d’ardesia è solitamente costituito da solfato di calcio diidrato, ma a volte anche da carbonato di calcio.
Isotopi – Questo elemento ha 6 isotopi stabili, di cui solo 2 sono presenti in natura, il Ca-40 e il Ca-41, utilizzati per gli studi di geologia e astrofisica.
Applicazioni
Il calcio viene utilizzato quale agente riducente nell’estrazione mineraria di uranio, torio e zirconio e come agente legante nella preparazione di molte leghe con alluminio, berillio, magnesio, piombo e rame. Viene impiegato come deossidante, desolforante o decarburante nella produzione di varie leghe, sia ferrose che no. È un costituente importante del cemento e delle malte che sono impiegate in ambito edilizio e viene usato anche come fertilizzante per alcuni tipi di piante.
L’aspetto del calcio come minerale isolato
Biologia
Il calcio è un elemento indispensabile alla vita degli animali e dei vegetali ed è presente nell’organismo umano in una percentuale del 2,5%. Nel tessuto osseo si trova il 99% del calcio contenuto nell’organismo (sotto forma di idrossiapatite), ma l’1% restante svolge comunque importanti funzioni. Nei vertebrati lo ione calcio agevola la coagulazione del sangue (in cui è presente nella concentrazione di 9-11,5 mg/dl, in due frazioni, diffusibile e non diffusibile; la frazione diffusibile è sua volta costituita da calcio ionizzato, che esercita un’azione fisiologica, e non ionizzato). È un elemento fondamentale per la contrazione muscolare e nella conduzione dell’impulso nervoso nel sistema nervoso centrale, attiva molti enzimi, entra nella composizione della forma attiva della vitamina D ed è importante nel trasporto di sostanze attraverso le membrane cellulari. Poiché ha un effetto ricalcificante, viene utilizzato in casi di rachitismo, nella tubercolosi polmonare e nelle malattie delle ossa. Il suo metabolismo è regolato dalla vitamina D, dal paratormone e dalla calcitonina.
L’assorbimento del calcio avviene nell’intestino tenue sotto forma di sali solubili; se transita nell’intestino sotto forma di sale insolubile viene eliminato. L’importanza della prevenzione dell’osteoporosi (malattia che causa una fragilità ossea responsabile di molte fratture nell’età avanzata; il 90% delle persone colpite è di sesso femminile) è fondamentale se si tiene conto che circa per il 75% della popolazione la dose giornaliera di calcio è inferiore a quella consigliata (1 g nell’adulto). Si è dimostrato che: l’attività fisica aiuta nella prevenzione dell’invecchiamento dell’apparato scheletrico, ma anche che: nelle donne un’attività fisica intensa che riduce notevolmente la massa corporea e produce amenorrea secondaria predispone all’osteoporosi in tarda età.
Ciò si spiega con la sospensione della produzione di estrogeni che agiscono come protezione nei confronti della demineralizzazione ossea. Non è infrequente che le atlete siano più vulnerabili agli stimoli meccanici. Sembra pertanto giustificata un’integrazione (per esempio citrato di calcio) con la dieta anche perché basta portare la razione giornaliera a 1,5 g per ridurre significativamente i rischi di osteoporosi.
Integrazione di calcio – L’integrazione di 0,5 g corrisponde a circa tre bicchieri di latte (circa 200 calorie) ed è di difficile sostituzione visto l’elevato apporto calorico degli alimenti contenenti calcio. L’integrazione è anche consigliata per tutti quegli atleti maschi che superano gli 80 km settimanali. Per chi volesse saperne di più rimandiamo all’articolo sul rimodellamento osseo.
Molti integratori contengono anche vitamina D. In realtà l’assunzione di questa vitamina dovrebbe essere motivata da una reale carenza e non semplicemente dal desiderio che migliori l’assorbimento di calcio (questo è sicuramente il caso dei fondisti in cui è il calcio che viene a mancare per usura e non la vitamina D). Infatti la vitamina D è liposolubile e un suo accumulo può provocare sgradevoli effetti collaterali (diarrea, nausea, perdita di peso, danni renali). In genere la dose di vitamina D contenuta in un multivitaminico e quella assunta con l’alimentazione sono più che sufficienti per garantire che l’assunzione del solo calcio sia efficace.
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