Calciul - biologie

Calciu (limbaj tehnic) sau calciu este un element chimic cu simbolul elementului Ca și numărul atomic 20. În tabelul periodic se află în al doilea grup principal și, prin urmare, este unul dintre metalele alcalino-pământoase.

Calciul elementar este un metal alb lucios, argintiu. În mediul înconjurător calciul apare doar sub formă legată ca component al mineralelor. Aceste minerale includ B. Calcar (numit și calcit, calcit sau marmură), cretă și gips. Calciul este, de asemenea, o parte esențială a oaselor.

poveste

Numele „calciu” este derivat din latină calx din. Așa numeau romanii calcar, cretă și mortar din ele.

Calciul elementar a fost obținut pentru prima dată de Humphry Davy în 1808 prin evaporarea mercurului din amalgamul de calciu obținut electrolitic.

Apariție

Calciul este al cincilea cel mai abundent element din scoarța terestră. Datorită reactivității sale chimice, apare doar în mod natural în formă legată chimic. O excepție este probabil o varietate de fluorit („stink spar”), în a cărui rețea cristalină calciul coloidal a fost probabil format din radiații radioactive naturale. [12] Mineralele care conțin calciu, cum ar fi calcitul și gipsul, sunt disponibile în cantități mari (de exemplu, în Alpi, există trenuri de calcar care însoțesc munții - Alpii de calcar de nord și Alpii de calcar de sud).

Ca o componentă esențială a materiei vii, este implicată în structura frunzelor, oaselor, dinților și cojilor. Pe lângă K +, Na +, Ca 2+ joacă un rol important în transmiterea stimulilor din celulele nervoase. Ionii de calciu joacă, de asemenea, un rol important în transducția semnalului în alte celule.

caracteristici

Calciul este mai moale decât plumbul, dar nu poate fi tăiat cu un cuțit. Începe repede în aer. Reacționează violent cu apa pentru a forma hidroxid de calciu și hidrogen. În aer arde pentru a forma oxid de calciu și - într-o mică măsură - nitrură de calciu. Calciul fin divizat se autoaprinde.

Calciul aparține metalelor alcalino-pământoase și se găsește aproape numai în compușii chimici cu un număr de oxidare de +2. Cu toate acestea, la Universitatea Friedrich Schiller Jena a fost dezvoltat pentru prima dată un complex stabil de calciu (I), deși extrem de sensibil la apă și aer. (sandwich invers) sintetizat [8], în care calciul este prezent în starea de oxidare +1, care anterior nu este cunoscută în compușii stabili. [9] .

de fabricație

Metalul este produs în vid prin reducerea varului rapid (oxid de calciu) cu pulbere de aluminiu la 1200 ° C (proces Pidgeon). Deși aluminiul are o reactivitate și o entalpie mai mici decât calciu, astfel încât echilibrul reacției

este de fapt aproape complet în partea stângă a acestei ecuații, dar acest proces de fabricație încă funcționează deoarece calciul produs se evaporă constant la această temperatură și astfel dispare din echilibrul său. Purificarea are loc prin distilarea calciului.

utilizare

Calciul metalic servește ca agent reducător în metalurgie pentru producția de metale precum toriu, vanadiu, zirconiu, itriu și alte metale din pământuri rare, ca agent reducător în producția de oțel și aluminiu, ca aditiv pentru aliaje în aluminiu, beriliu, cupru, plumb și aliaje de magneziu . Materie primă pentru producerea hidrurii de calciu.

Utilizarea tehnică a calciului are loc predominant în formă legată.

calcar este una dintre cele mai importante materii prime din industria actuală:

Agent de zgură în producția de oțel. Consumul este de 0,5 tone de calcar pe tonă de oțel
Materie primă pentru producerea de var rapid
Creta ca material de umplutură pentru materiale plastice, de exemplu PVC. Scopul este de a îmbunătăți rigiditatea și rezistența la impact, precum și de a reduce contracția. Conductivitatea termică foarte crescută permite, de asemenea, cicluri de lucru mai mari în timpul extrudării.
Carbonatul de calciu cu cereale fine este utilizat ca material de umplutură pentru hârtie de înaltă calitate, fără lemn

Sulfat de calciu (Gips) este folosit ca material de construcție.

Carbura de calciu servește ca materie primă pentru sinteze chimice și pentru producerea de îngrășăminte cu cianamidă de calciu și mai devreme pentru sinteza acetilenei (etină), prin urmare carbura de calciu este mai corect numită acetilură de calciu.

Clorura de calciu servește ca agent de dezghețare și uscare, precum și ca accelerator de betonare.

dovada

În plus față de culoarea roșu portocaliu a flăcării în calciu, cationii de calciu, stronțiu și bariu pot fi detectați cu soluție de acid sulfuric sau sulfat de amoniu. Această reacție de detectare produce precipitate albe, insolubile în acid. Cu anioni carbonat, oxalat și dicromat, pot fi generate precipitate de diferite grade de solubilitate. Investigația lor mai detaliată permite apoi o distincție între cationii metalici alcalino-pământoși (vezi sub separarea cationică și grupa carbonat de amoniu).

În analiza de rutină (chimie clinică, chimie a mediului, chimia apei), calciul este determinat cantitativ până la nivelul urmelor utilizând fotometria cu flacără. Limita de cuantificare este de 100 µg/l. [13] În concentrații mai mari, este posibilă și titrarea cu EDTA împotriva Eriochrome Black T. Pentru determinarea gravimetrică a calciului, acesta este precipitat cu oxalat și recoacut la 600 ° C pentru a obține forma de cântărire a carbonatului de calciu.

Preanalitice

Concentrația de calciu este determinată în diagnosticele de laborator de rutină din sânge și urină. Concentrația de calciu din sânge este, de asemenea, adesea numită Calciu seric sau Calciu plasmatic desemnat. Calciul este un parametru important în diagnosticul metabolismului osos și al calciului. Atât serul, cât și plasma heparinizată pot fi utilizate ca probă de sânge. În cazul plasmei, trebuie remarcat faptul că nu se utilizează anticoagulante care leagă calciul (cum ar fi citratul sau EDTA). [14] [15] Dacă vena este blocată prea mult timp înainte de prelevarea probei de sânge, acest lucru poate duce la valori ridicate incorect.

Analize

50% din calciu este prezent în sânge ca ioni Ca ++, 35% legați de proteine (albumina, globuline) și 15% legați de complexe (bicarbonat, lactat, citrat, fosfat). Valoarea serică a calciului se deplasează în limite înguste cu una normală Calciul total de la 2,2-2,6 mmol/L (9-10,5 mg/dL) și un normal calciu ionizat de la 1,1-1,4 mmol/L (4,5-5,6 mg/dL). Efectele biologice ale calciului sunt determinate de disponibilitatea ionilor de calciu liberi, deci factorul decisiv este calciul ionizat. [16]

Concentrația totală de calciu (calciu total) din sânge depinde de concentrația de albumină și trebuie corectată în consecință. Alternativ, concentrația de calciu ionizat este măsurată direct. [14] Calciul total din ser este determinat prin spectrometrie de absorbție sau spectrometrie de emisie atomică a flăcării. [17] Se utilizează proprietățile fizice ale calciului.

Calciul ionizat se determină cu electrozi ion-selectivi. [17]

interpretare

Concentrația de calciu din organism este extrem de controlată. O concentrație crescută de calciu se numește hipercalcemie, o concentrație scăzută de calciu se numește hipocalcemie. Cauze și simptome specifice pot fi găsite acolo.

Interval de referință al valorii măsurate [15]

Calciul total	8,4-10,5 mg/dl	2,2-2,6 mmol/l
Calciul ionizat	4,6-5,4 mg/dl	1,15-1,35 mmol/L

Valorile exacte depind de metoda de măsurare, motiv pentru care valoarea de referință dată de laborator este decisivă. Valorile la copii sunt puțin mai mari decât la adulți.

Funcții în organismul uman

Consumul crescut de calciu de aproximativ 1 g/zi ajută la prevenirea osteoporozei (terapia de bază DVO).

Calciul este un parametru important în diagnosticul metabolismului osos și al calciului (vezi și calciu (medicină de laborator)). Un nivel crescut de calciu în sânge se numește hipercalcemie, iar un nivel de calciu prea scăzut se numește hipocalcemie.

Cerință zilnică

Valorile de referință DGE, ÖGE, SGE

Valorile de referință D-A-CH ale Societății germane de nutriție, Societății austriace de nutriție și Societății elvețiene de nutriție (2012);
nivelurile maxime admisibile au fost publicate de Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară (EFSA) în 2006: [19] [20]

1 Calculat pentru adolescenți și adulți cu muncă predominant sedentară (nivel de activitate fizică de 1,4)
2 Aceasta este o estimare

Punctele de referință ale Food and Nutrition Board (SUA)

Recomandările Consiliului SUA pentru Alimentație și Nutriție (FNB) de la Institutul de Medicină al Academiilor Naționale (noiembrie 2010): [21]

Nevoia estimată la vârstă
(mg/zi) Aport recomandat
(mg/zi) tolerabil
Aport maxim
(UL) (mg/zi)

Sugar 0-6 luni	n/A	200 mg	1000 mg
Sugar 6-12 luni	n/A	260 mg	1500 mg
1-3 ani	500 mg	700 mg	2500 mg
4-8 ani	800 mg	1000 mg	2500 mg
9–13 ani	1110 mg	1300 mg	3000 mg
14-18 ani	1110 mg	1300 mg	3000 mg
19-30 de ani	800 mg	1000 mg	2500 mg
30-50 de ani	800 mg	1000 mg	2500 mg
50–70 de ani bărbați	800 mg	1000 mg	2000 mg
50–70 de ani femei	1000 mg	1200 mg	2000 mg
mai vechi de 70 de ani	1000 mg	1200 mg	2000 mg
14-18 ani gravidă/alăptare	1100 mg	1300 mg	3000 mg
19-50 de ani gravidă/alăptare	800 mg	1000 mg	2500 mg

admitere

Nu tot calciul care este ingerat prin alimente este absorbit în stomac. Oamenii absorb aproximativ 30% din calciu din alimente, dar acest procent variază în funcție de compoziția alimentelor. Alți factori influențează și absorbția calciului. Eficiența absorbției scade odată cu creșterea aportului de calciu. La sugarii și copiii în creștere, rata de resorbție este de până la 60%, deoarece au nevoie de mult calciu pentru formarea oaselor. Rata de absorbție scade la 15-20% la adulți, nevoia femeilor crescând din nou în timpul sarcinii. [22] [23] [24] [25]

Grupurile de risc pentru aportul insuficient de calciu sunt femeile tinere, femeile însărcinate, femeile care alăptează și vârstnicii. [25]

O cantitate suficientă de vitamina D3 este o condiție prealabilă pentru ca organismul să poată absorbi calciu în cantități mai mari. Aprovizionarea simultană cu acid oxalic și acid fitic și sărurile acestora (oxalați, fitați) reduce absorbția calciului. Calciul este excretat în urină, prin care un aport ridicat de proteine, sare de masă, cafea sau alcool crește excreția de calciu. [25] [26] [27] [28]

Profilul specific de aminoacizi - în special al aminoacizilor care conțin sulf - determină calciureticul (promovând excreția de calciu prin rinichi) a proteinelor alimentare. Sulfatii, care se formeaza din astfel de aminoacizi in metabolism, cresc aciditatea urinei, ceea ce inseamna ca cantitati mai mari de calciu sunt excretate in urina. Aminoacizii care conțin sulf se găsesc în alimentele de origine animală, precum și în culturile alimentare, cum ar fi cerealele. [26] [27] [29]

Surse de calciu

Conținutul aproximativ de calciu în mg per 100 g de alimente (porție comestibilă):

Semințe
- Semințe de mac: 2500 mg
- Susan: 800 mg
- Migdale, alune și amarant: 200 până la 250 mg
- Nuci de Brazilia: 170 mg
- Soia gătită: 70 mg
- Făină de ovăz și semințe de floarea-soarelui: 50 mg
Lactate
- brânză
  - Brânză tare: 1100 mg până la 1300 mg
  - Brânză feliată: 500 mg până la 1100 mg
  - Brânză moale: 300 mg până la 500 mg
- Lapte, iaurt și chefir: 100 mg până la 150 mg
- Zer: 70 mg până la 100 mg
legume
- Urzici: 360 mg
- Varza de pătrunjel: 200 mg până la 250 mg
- Nasturel, păpădie și rucola: 150 mg până la 200 mg
- Varză chinezească, fenicul, broccoli, hrean: 100 mg până la 150 mg
- Țelină: 80 mg
- Sfeclă: 20 mg
fructe
- Smochine uscate: 250 mg
- Banane: 8 mg
Pâine integrală: 50 mg
Apă minerală: 2 mg până la> 500 mg [30]

Riscuri de sanatate

Spre deosebire de persoanele cu rinichi sănătoși, un pacient cu dializă nu poate excreta excesul de calciu în urină, iar oasele nu absorb nici calciul furnizat. Există riscul ca calciul să se depună în vasele de sânge și țesuturile moi. Carbonatul de calciu, utilizat ca liant de fosfat, poate contribui la calcificarea cardiovasculară. Un studiu efectuat pe parcursul a doi ani din 2004 a arătat o corelație constantă între consumul de carbonat de calciu și întărirea progresivă a arterelor la pacienții cu hemodializă. [31]