segunda-feira, 10 de agosto de 2009

Cálcio e Estrôncio.

Cálcio
Características principais

Teste de chama: cor característica do cálcio
O cálcio é um
metal alcalino-terroso, mole, maleável e dúctil que arde com chama vermelha formando óxido de cálcio e nitreto.
As superfícies recentes são de coloração branco prateada que rapidamente tornam-se levemente amareladas expostas ao
ar, finalmente com coloração cinzas ou brancas devido a formação de hidróxido ao reagir com a umidade ambiental. Reage violentamente com a água para formar o hidróxido de cálcio, Ca(OH)2 , com desprendimento de hidrogênio.
Papel biológico
O cálcio é armazenado no
Retículo nucleoplasmático e no Retículo endoplasmático das células. Atua como mediador intracelular, cumprindo uma função de segundo mensageiro como, por exemplo, o íon Ca2+ intervém na contração dos músculos. Também está implicado no controle de algumas enzimas quinases que realizam funções de fosforilação como, por exemplo, na proteína quinase C (PKC). O cálcio participa de funções enzimáticas de maneira similar ao magnésio em processos de transferência do fosfato como, por exemplo, a enzima fosfolipase (A2). Ainda interfere nos processos de transcrição, ativação de genes e apoptose.
História
O cálcio, do
latim calcium, foi isolado pela primeira vez em 1808, em uma forma impura, pelo químico inglês Humphry Davy mediante a eletrólise de uma amálgama de mercúrio (HgO) e cal (CaO). Davy misturou cal umedecida com óxido de mercúrio que colocou sobre uma lâmina de platina, o anodo, e submergiu uma parte de mercúrio no interior da pasta funcionando como catodo. Na eletrólise obteve uma amálgama que destilada originou um resíduo sólido facilmente oxidável. Davy não ficou convencido de que havia obtido cálcio puro. Posteriormente, Robert Bunsen em 1854 e Matthiessen em 1856 obtiveram o metal por eletrólise do cloreto de cálcio (CaCl2) e, Henri Moissan obteve o cálcio com uma pureza de 99% por eletrólise do iodeto de cálcio (CaI2).
Muitos compostos contendo cálcio já eram conhecidos desde a antigüidade pelos indianos, egípcios, gregos e romanos. Os romanos já prepravam a cal, ou calx (óxido de cálcio, CaO) desde o século I; em 975 d.C., o
gipso desidratado (gesso, CaSO4) já era citado na literatura da época para "engessar" pernas e braços quebrados; o gesso como a cal já era utilizados para alvenaria.
Abundância e ocorrência
É o quinto elemento em abundância na crosta terrestre ( 1,6% em massa ) e cerca de 8% da crosta da Lua. Não é encontrado em estado nativo na natureza, estando sempre como constituinte de rochas ou minerais de grande interesse industrial, como as que apresentam em sua composição carbonatos (mármore, calcita, calcário e dolomita) e sulfatos (gipso, alabastro) a partir dos quais se obtém a cal viva , o estuque, o cimento, etc. Outros minerais que o contém são a fluorita (fluoreto), apatita (um fluorfosfato da cálcio) e granito (rochas silicatadas).
Em sua forma pura, o cálcio se apresenta como um metal de baixa dureza, prateado, que reage facilmente com o oxigênio presente no ar e na água.
Obtenção industrial e utilidades
O cálcio em sua forma pura e isolada pode ser obtido pela eletrólise ígnea do cloreto de cálcio (CaCl2) anidro ( subproduto do
processo Solvay ) fundido:
cátodo: Ca2+ + 2 e– → Ca
anodo: 2Cl– → Cl2 (gás) + 2e–
Atualmente, ele é obtido pela fusão da cal com alumínio metálico.
Na indústria, o cálcio metálico é largamente utilizado para eliminar gases residuais em tubos de vácuo, entrando também como agente redutor na preparação de metais como
tório, urânio, zircônio etc. É usado também como desoxigenador, dessulfurizador e descarbonizador de várias ligas metálicas; encontra usos como componente de ligas de alumínio, de berílio, de cobre, de chumbo, de magnésio, e outras. Os compostos de cálcio são usados na fabricação de uma enorme variedade de produtos que vai de tintas a fertilizantes. Em processos industriais como na curtição de couros e no refino do petróleo, utiliza-se o óxido de cálcio (CaO), sendo este último preparado pela decomposição térmica do carbonato de cálcio (CaCO3). Uma vez hidratado, o CaO forma a cal hidratada, cuja suspensão em água é muito usada como uma tinta branca de baixo custo para pintar paredes e meio-fio de ruas.
O giz, um material mole feito de calcáreo finamente pulverizado, é nada mais do que carbonato de cálcio (CaCO3) de baixa dureza, que se formou como uma lama no fundo de um antigo oceano. O óxido de cálcio ou a cal (CaO) entra na composição de mais de 90% de todos os vidros comercializados, que têm a seguinte composição: cerca de 72% de sílica (da areia), 13% de óxido de sódio, Na2O, a partir do Na2CO3, cerca de 11% de CaO, a partir de calcáreo, e 4% de outros ingredientes. A maioria dos vidros planos, recipientes de vidro, lâmpadas e muitos outros objetos industriais e de arte ainda são feitos assim, com os mesmos materiais, há centenas de anos. Esse tipo de vidro é barato e bem resistente, podendo ser moldado e fundido facilmente.
Isótopos
O cálcio tem seis
isótopos estáveis, dos quais o Ca-40 é o mais abundante ( 97% ). O Ca-40 e o Ar-40 são produtos da desintegração do K-40. O segundo é usado para a determinação da idade de rochas em geologia pela datação radiométrica porém, a prevalência do isótopo Ca-40 na natureza tem impedido de fazer o mesmo com o cálcio.
Diferentemente de outros isótopos cosmogênicos produzidos na atmosfera terrestre, o Ca-41 se origina por ativação neutrônica do Ca-40, formando-se nas camadas mais superficiais do solo, onde o bombardeio de
neutrons é suficientemente intenso. Além disso, o Ca-41 tem recebido uma atenção dos cientistas porque se desintegra em K-41, um indicador crítico das anomalias do sistema solar.
Nutrição
O cálcio é essencial para a transmissão nervosa, coagulação do sangue, contração muscular, atua também na respiração celular, além de garantir uma boa formação e manutenção de ossos e dentes. Por sua presença na formação óssea o cálcio é um dos elementos mais abundantes no corpo humano.
Deficiência
Por ser essencial para o funcionamento do organismo, quando existe deficiência de cálcio na corrente sanguínea (por má alimentação, questões hormonais ou outros motivos) o corpo tende a repor a deficiência retirando cálcio dos ossos. A deficiência de cálcio pode levar a
osteopenia e osteoporose, na qual os ossos se deterioram e há um aumento no risco de fraturas especialmente nos ossos mais porosos.
Também sua deficiência pode causar: agitação, unhas quebradiças, propensão à cáries, depressão, hipertensão, insônia, irritabilidade, dormência no corpo e palpitações.
Excesso
Seu excesso pode ocasionar as conhecidas "pedras" no rim, que são na verdade pequenos aglomerados de uma substância conhecida como oxalato de cálcio. Este tipo de formação é mais comum em decorrência da ingestão de cálcio de origem mineral (presente no solo e conseqüentemente na água de determinadas regiões) e também em alguns suplementos alimentares, já que este tipo de cálcio não é muito bem absorvido pelo organismo. Ingestão de água em quantidade suficiente ajuda evitar as pedras nos rins.
Consumir cálcio em excesso também pode ocasionar a redução de outros minerais, como magnésio.
Também seu excesso pode causar anorexia, dificuldade de memorização, depressão, irritabilidade e fraqueza muscular.
Necessidade diária
A ingestão diária recomendada de cálcio varia com a idade:
Idade

Cálcio (mg/dia)
0 a 6 meses
210
7 a 12 meses
270
1 a 3 anos
500
4 a 8 anos
800
9 a 13 anos
1300
14 a 18 anos
1300
19 a 50 anos
1000
51+ anos
1200
Fontes alimentares de cálcio: Os principais alimentos fontes de cálcio são:
laticínios (leite e derivados, como iogurte e queijo)
hortaliças da espécie Brassica oleracea (
couves): como brócolis, couve-flor, couve, repolho, ...
verduras verde escuras (com exceção do espinafre, devido ao alto teor de ácido oxálico)
outros: algas marinhas,
gergelim integral, amêndoas, feijões, etc.
Estrôncio
Características principais
O estrôncio é um
metal de coloração prateada brilhante, pouco maleável, que rapidamente se oxida em presença do ar adquirindo uma tonalidade amarelada devido a formação do óxido, por isso deve ser conservado imerso em querosene. Devido à sua elevada reatividade, o metal se encontra na natureza combinado com outros elementos formando compostos. Reage rapidamente com a água libertando hidrogênio para formar o hidróxido.
O metal arde em presença do ar - espontaneamente quando se encontra na forma de pó finamente dividido - com chama vermelha rosada formando óxido e
nitreto; como o nitrogênio não reage abaixo da temperatura de 380 °C, forma-se unicamente óxido quando arde a temperatura ambiente. Os sais voláteis de estrôncio produzem uma chama coloração carmim, por isso usados em pirotecnia.
Apresenta três estados
alotrópicos com pontos de transição a 235 °C e 540 °C.
Aplicações
Atualmente a principal aplicação do estrôncio é em cristais para tubos de raios catódicos de televisores em cores. Existem regulamentações que exigem a utilização deste metal para filtrar os
raios X, evitando que incidam sobre o telespectador.
Outros usos:
Pirotecnia: É usado o seu nitrato.
Produção de
imãs de ferrita
O
carbonato é usado na refinação do zinco porque remove o chumbo durante a eletrólise.
O metal é usado na dessulfurização do
aço e na produção de diversas ligas metálicas
O titanato de estrôncio tem um
índice de refração extremamente alto e uma dispersão óptica maior que a do diamante, propriedades de interesse em diversas aplicações ópticas. Por isso, também é usado ocasionalmente como pedra preciosa.
Outros compostos de estrôncio são utilizados na fabricação de
cerâmicas, produtos de vidro, pigmentos para pintura ( cromato ) , lâmpadas fluorescentes ( fosfato ) , e medicamentos na forma de cloreto e peróxido.
O
isótopo radioativo Sr-89 é usado na terapia do câncer , o Sr-85 se tem usado em radiologia e o Sr-90 em geradores de energia autónomos.
História
O estrôncio ( de estronciana ) foi identificado em
1790 por Adair Crawford e o mineral estroncianita diferenciando-o de outros minerais de bário. Em 1798 Martin Klaproth e Thomas Hope o descobriram de forma independente. O primeiro a isolar o estrôncio foi Humphry Davy através da eletrólise da estronciana - óxido de estrôncio - de onde provém o nome do metal.
Abundância e obtenção
O estrôncio é um elemento abundante na natureza, representando uma média de 0,034% de todas as
rochas ígneas e é encontrado majoritariamente na forma de sulfato (celestita) e carbonato (estroncianita). A similaridade dos raios iônicos do cálcio e estrôncio permitem que este substitua o primeiro nas redes iônicas de suas espécies minerais, o que provoca a grande distribuição do estrõncio. A celestita é encontrada em depósitos sedimentares em quantidade suficiente para que a sua mineração seja rentável, razão pela qual é a principal fonte de estrôncio. Os depósitos de estroncianita economicamente viáveis encontrados até agora são escassos. As principais explorações de minérios de estrôncio são efetuadas na Inglaterra. O metal pode-se extrair por eletrólise do cloreto fundido misturado com cloreto de potássio:
(cátodo) Sr2+ + 2e– → Sr
(ánodo) 2 Cl– → Cl2 (gás) + 2e–
ou por
aluminotermia, que é a redução do óxido com alumínio no vácuo, na temperatura de destilação do estrônsioIsótopos
O estrôncio tem quatro
isótopos naturais estáveis: Sr-84 ( 0,56% ), Sr-86 ( 9,86% ), Sr-81 ( 7,0% ) e Sr-88 ( 82,58% ). Somente o isótopo Sr-87 é radioativo , produto da desintegração do rubídio-87. Portanto, o Sr-87 pode ter duas origens: formado durante a síntese nuclear primordial ( junto com os outros três isótopos estáveis ) e formado pelo decaimento do rubídio. A razão Sr-87/Sr-86 é o parâmetro tipicamente utilizado na datação radiométrica da investigação geológica, encontrando-se valores entre 0,7 e 4,0 em diferentes minerais e rochas.
São conhecidos 16 isótopos radioativos. O mais importante é o Sr-90, de 29 anos de
meia-vida, subproduto da chuva nuclear que segue as explosões nucleares, representando um sério risco porque substitui com facilidade o cálcio dos ossos dificultando sua eliminação. Este isótopo é um dos mais conhecidos emissores beta de alta energia e de grande meia-vida, sendo empregado em geradores nucleares auxiliares ( SNAP, "Systems for Nuclear Auxiliary Power" ) para naves espaciais, estações meteorológicas remotas, balizas de navegação e, em geral, para aplicações que requerem uma fonte de energia elétrica rápida e com grande autonomia.
Precauções
O estrôncio puro é extremamente
reativo e queima espontaneamente em presença do ar, pelo qual pode ser considerado um agente causador de incêndio.
O corpo absorve estrôncio como o cálcio. As formas estáveis ( não radioativas ) de estrôncio não provocam efeitos adversos significativos na saúde, porém o Sr-90 radioativo se acumula no corpo. A exposição prolongada à radiação provoca diversas desordens incluindo o
câncer de ossos.

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