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[1].
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
Conchas - ricas em cálcio
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.
Outras funções
Recentemente foi descoberto que o cálcio ajuda na produção dos líquidos linfáticos.
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.
Exercícios físicos
Exercícios físicos que envolvam impulsionamento de peso (ex.: alterofilismo, caminhada e basquetebol) contribuem para a fixação de cálcio nos ossos. Especialmente na adolescência (até os 22 anos), já na idade adulta os exercícios mantêm e podem aumentar a massa óssea em 1 ou 2%.
Absorção
O Cálcio é absorvido pelo intestino. Uma alimentação muito líquida ou muito rica em fibras pode acelerar a passagem do cálcio pelo intestino diminuindo sua absorção. O corpo absorve apenas cerca de 500 mg de cálcio por vez portanto a ingestão de cálcio deve ser distribuída ao longo do dia. A Vitamina D é essencial para a absorção do cálcio.
Interação com proteínas
Consumo excessivo de proteína estimula a eliminação de cálcio através da urina.
Interação com outros nutrientes.
Para que possamos absorver o cálcio é necessário Vitamina D.
O sódio se liga ao cálcio gerando um composto que não é absorvido pelo corpo. Pessoas com deficiência de cálcio devem evitar o consumo excessivo de sódio (encontrado no sal de cozinha e diversos alimentos industrializados)
Estudos mostraram que a ingestão de 3 mg de boro por dia pode reduzir a excreção de cálcio em 44%.
O ácido oxálico, encontrado com maior predominância na mandioca, espinafre, cenoura e rabanete, se liga ao cálcio, portanto o consumo contínuo destes alimentos deve ser evitado em pessoas com deficiência de cálcio. Suplementos de cálcio ingeridos juntamente com alimentos ricos em ácido oxálico podem fazer com que o oxalato de cálcio se precipite. . O oxalato de cálcio precipitado é conhecido como pedras nos rins (cálculo renal). O ácido oxálico também é encontrado em menor quantidade na couve de folhas e de bruxelas, alho, feijão, batata-doce, brócolis e agrião, no entanto muitos destes últimos possuem quantidade significativas de cálcio. Deve-se observar também que a cenoura é uma das principais fontes vegetais de vitamina A, a abóbora poderia substituí-la em uma dieta.
Ácido fítico - Interage negativamente com o Cálcio.
Água - Beber água em quantidade suficiente para gerar 2 a 2,5 litros de urina diariamente ajuda a evitar que o cálcio consumido inadequadamente se precipite no sistema linfático.
Outras interações
Medicamentos a base de Glicocorticóide, usados por exemplo no tratamento da asma, diminuem a absorção de cálcio.
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[1].
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
Conchas - ricas em cálcio
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.
Outras funções
Recentemente foi descoberto que o cálcio ajuda na produção dos líquidos linfáticos.
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.
Exercícios físicos
Exercícios físicos que envolvam impulsionamento de peso (ex.: alterofilismo, caminhada e basquetebol) contribuem para a fixação de cálcio nos ossos. Especialmente na adolescência (até os 22 anos), já na idade adulta os exercícios mantêm e podem aumentar a massa óssea em 1 ou 2%.
Absorção
O Cálcio é absorvido pelo intestino. Uma alimentação muito líquida ou muito rica em fibras pode acelerar a passagem do cálcio pelo intestino diminuindo sua absorção. O corpo absorve apenas cerca de 500 mg de cálcio por vez portanto a ingestão de cálcio deve ser distribuída ao longo do dia. A Vitamina D é essencial para a absorção do cálcio.
Interação com proteínas
Consumo excessivo de proteína estimula a eliminação de cálcio através da urina.
Interação com outros nutrientes.
Para que possamos absorver o cálcio é necessário Vitamina D.
O sódio se liga ao cálcio gerando um composto que não é absorvido pelo corpo. Pessoas com deficiência de cálcio devem evitar o consumo excessivo de sódio (encontrado no sal de cozinha e diversos alimentos industrializados)
Estudos mostraram que a ingestão de 3 mg de boro por dia pode reduzir a excreção de cálcio em 44%.
O ácido oxálico, encontrado com maior predominância na mandioca, espinafre, cenoura e rabanete, se liga ao cálcio, portanto o consumo contínuo destes alimentos deve ser evitado em pessoas com deficiência de cálcio. Suplementos de cálcio ingeridos juntamente com alimentos ricos em ácido oxálico podem fazer com que o oxalato de cálcio se precipite. . O oxalato de cálcio precipitado é conhecido como pedras nos rins (cálculo renal). O ácido oxálico também é encontrado em menor quantidade na couve de folhas e de bruxelas, alho, feijão, batata-doce, brócolis e agrião, no entanto muitos destes últimos possuem quantidade significativas de cálcio. Deve-se observar também que a cenoura é uma das principais fontes vegetais de vitamina A, a abóbora poderia substituí-la em uma dieta.
Ácido fítico - Interage negativamente com o Cálcio.
Água - Beber água em quantidade suficiente para gerar 2 a 2,5 litros de urina diariamente ajuda a evitar que o cálcio consumido inadequadamente se precipite no sistema linfático.
Outras interações
Medicamentos a base de Glicocorticóide, usados por exemplo no tratamento da asma, diminuem a absorção de cálcio.
Suplementação
Pelo fato do cálcio reagir de forma diferenciada com diversos minerais deve-se tomar cuidado na sua suplementação que deve ser acompanhada por um especialista. O uso excessivo de cálcio origem mineral também pode ocasionar depósitos no organismo. É recomendável cautela na escolha dos diversos suplementos disponíveis no mercado. Além da filtração que evita a entrada de partículas maiores no organismo deve-se observar o processo de refino, que retira metais pesados eventualmente presentes no ambiente onde o cálcio foi extraído.
Pelo fato do cálcio reagir de forma diferenciada com diversos minerais deve-se tomar cuidado na sua suplementação que deve ser acompanhada por um especialista. O uso excessivo de cálcio origem mineral também pode ocasionar depósitos no organismo. É recomendável cautela na escolha dos diversos suplementos disponíveis no mercado. Além da filtração que evita a entrada de partículas maiores no organismo deve-se observar o processo de refino, que retira metais pesados eventualmente presentes no ambiente onde o cálcio foi extraído.
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