Calcio

De EcuRed
Calcio
Información sobre la plantilla
Información general
Nombre,símbolo,número:Calcio, Ca, 20
Serie química:Metales alcalinotérreos
Grupo,período,bloque:IIA, 4, s
Densidad:1550 kg/m3
Apariencia:Blanco plateado
Propiedades atómicas
Radio medio:180 pm
Radio atómico(calc):194 pm
Radio covalente:174 pm
Configuración electrónica:[Ar]4s2
Electrones por nivel de energía:2,8,8,2
Estado(s) de oxidación:2
Estructura cristalina:Cúbica centrada en las caras
Propiedades físicas
Estado ordinario:Sólido
Punto de fusión:1115 K
Punto de ebullición:1800 K
Entalpía de vaporización:153,6 kJ/mol
Entalpía de fusión:8,54 kJ/mol
Presión de vapor:254 Pa a 1112 K
Velocidad del sonido:3810 m/s a 293.15 K (20 °C)
Calcio. Elemento químico, Ca, de número atómico 20; es el quinto elemento y el tercer metal más abundante en la corteza terrestre. Los compuestos de calcio constituyen 3.64% de la corteza terrestre. Las propiedades del calcio se muestran en la tabla. El metal es trimorfo, más duro que el sodio, pero más blando que el aluminio. Al igual que el berilio y el aluminio, pero a diferencia de los metales alcalinos, no causa quemaduras sobre la piel. Es menos reactivo químicamente que los metales alcalinos y que los otros metales alcalinotérreos. La distribución del calcio es muy amplia; se encuentra en casi todas las áreas terrestres del mundo. Este elemento es esencial para la vida de las plantas y animales, ya que está presente en el esqueleto de los animales, en los dientes, en la cascara de los huevos, en el coral y en muchos suelos. El cloruro de calcio se halla en el agua del mar en un 0.15%.

Contenido

Historia

Los antiguos utilizaron como mortero la cal, que se obtenía, igual que en la actualidad, quemando la caliza. La palabra calcio deriva del latín calx (cal). En 1774, Scheele diferenció la barita (óxido de bario) de la cal.

Estado natural

Los metales alcalinotérreos, entre los que se encuentran el calcio, no existen libres en la naturaleza; en cambio se encuentran con relativa abundancia sus carbonatos y sulfatos. El carbonato de calcio, CaCO3, se presenta en múltiples formas: piedra caliza, cáscara de huevo, conchas, perlas, corales y creta (formada en gran parte por caparazones de organismos diminutos llamados foraminíferos), en las que casi ha desaparecido el carácter cristalino; mármol, espato de Islandia,
estalactitas, estalagmitas, espato calizo y espato de diente de perro, formas cristalinas de calcita, y otra variedad cristalina, aragonito.
El calcio se encuentra también como sulfato hidratado, CaSO4. 2H2O, yeso. Cuando los cristales son muy pequeños y toda la masa tiene una contextura fina, se llama albastro, y se usa con fines ornamentales. La forma anhidra del sulfato de calcio se encuentra como mineral anhidrita CaSO4.
El sulfato de calcio se encuentra además como fluoruro, fluorita o espato flúor, CaF2, y como fosfato, apatito y fosforita, Ca3(PO4)2 (roca de fosfato) y en muchos silicatos complejos. Hay muchos compuestos solubles de calcio en el agua de mar, de donde absorben muchos animales marinos, que lo convierten en carbonato cálcico para formar sus caparazones. Las plantas requieren pequeñas cantidades de calcio y de otros elementos que forman cenizas, como potasio, fósforo y hierro. Desde la planta, el calcio pasa a la estructura de los animales, donde constituye como fosfato el principal componente de los huesos y los dientes.

Obtención

El calcio metálico se prepara en la industria por electrólisis del cloruro de calcio fundido. Éste se obtiene por tratamiento de los minerales de carbonato con ácido clorhídrico o como un desperdicio del proceso Solvay de los carbonatos. El metal puro puede ser maquinado en torno, hilado, serrado, extruido; se le puede convertir en alambre, prensar y amartillar en placas.

Aplicaciones

Hasta hace poco, el metal puro se utilizaba escasamente en la industria. Se está utilizando en mayor proporción como desoxidante para cobre, níquel y acero inoxidable. Puesto que el calcio endurece el plomo cuando está aleado con él, las aleaciones de calcio son excelentes para cojinetes, superiores a la aleación antimonio-plomo utilizada en la rejillas de los acumuladores, y más duraderas como revestimiento en el cable cubierto con plomo. El calcio, combinado químicamente, está presente en la cal (hidróxido de calcio), el cemento y el mortero, en los dientes y los huesos (como hidroxifosfato de calcio), y en numerosos fluidos corporales (como componente de complejos proteínicos) esenciales para la contracción muscular, la transmisión de los impulsos nerviosos y la coagulación de la sangre.

Metabolismo

Elemento inorgánico esencial y necesario para todos los animales y sus células; participa en cuatro tipos de funciones en los mamíferos:

  1. como parte integral del mineral del hueso;
  2. como parte integral de las biomembranas;
  3. como un enlace entre la exitación y contracción de todo tipo de músculos y en forma similar como enlace entre la excitación y secreción en las glándulas tanto exocrinas como endocrinas;
  4. como un regulador, activador o inhibidor de enzimas importantes.

Debido a la importancia crítica del calcio en muchos de estos procesos fundamentales, su concentración en el plasma es regulada estrictamente por el organismo. Sin embargo, esta regulación es compleja debido a que el 90% del calcio presente en el cuerpo se encuentra en el hueso. Se complica aún más por estar íntimamente relacionado con el metabolismo del fosfato. Las necesidades de asegurar una cantidad suficiente de calcio y fosfatos, se satisfacen con acciones interrelacionadas de la hormona paratiroidea, la tirocalcitonina y la vitamina D.

Una disminución del calcio en la sangre, hipocalcemia, conduce a la tetania, excitación espontánea de los nervios con contracciones musculares no controladas. Un incremento en el calcio de la sangre, la hipercalcemia, conduce a la calcificación de los riñones, con la uremia eventual.

Compuestos

El óxido de calcio, CaO, se produce por descomposición térmica de los minerales de carbonato en altos hornos, aplicando un proceso de lecho continuo. El óxido se utiliza en arcos de luz de alta intensidad (luz de cal) a causa de sus características espectrales poco usuales y como agente deshidratante industrial. La industria metalúrgica hace amplio uso del óxido durante la reducción de aleaciones ferrosas.

El hidróxido de calcio, Ca(OH)2, tiene muchas aplicaciones en donde el ión hidroxilo es necesario. En el proceso de apagado del hidróxido de calcio, el volumen de cal apagada [Ca(OH)2] se expande al doble que la cantidad de cal viva inicial (CaO), hecho que lo hace útil para romper roca o madera.

La cal apagada es un absorbente excelente para el dióxido de carbono, al producir el carbonato que es muy insoluble.

El siliciuro de calcio, CaSi, preparado en horno eléctrico a partir de cal, sílice y agentes reductores carbonosos, es útil como agente desoxidante del acero. El carburo de calcio, CaC2, se produce al calentar una mezcla de cal y carbón a 3000ºC (5432ºF) en un horno eléctrico y es un acetiluro que produce acetileno por hidrólisis. El acetileno es el material base de un gran número de productos químicos importantes en la química orgánica industrial.

Los halogenuros de calcio incluyen el fluoruro fosforescente, que es el compuesto de calcio más abundante y con aplicaciones importantes en espectroscopia. El cloruro de calcio posee, en la forma anhidra, capacidad notoria de delicuescencia que lo hace útil como agente deshidratante industrial y como factor de control de tolvaneras en carreteras. El hipoclorito de calcio (polvo blanqueador) se produce en la industria al pasar cloro dentro de una solución de cal, y se ha utilizado como agente blanqueador y purificador de agua.

El sulfato de calcio dihidratado es el yeso mineral, constituye la mayor porción del cemento Portland, y se ha empleado para reducir la alcalinidad de los suelos. Un hemihidrato del sulfato de calcio se produce por calentamiento del yeso a temperaturas altas, y se vende con el nombre comercial de estuco de París.

Enlaces externos

Fuentes

  • Babor, Joseph A. y Aznárez, José Ibarz. Química General Moderna. Instituto Cubano del libro. La Habana. 1969.
  • Plane, Robert A. y Sienko, Michel J. Química. Colección Ciencia Técnica Aguiar.
  • Enciclopedia McGraw-Hill de Ciencia y Tecnología. 2da. Edición, Tomo II, 1992, pp.335.