Calcio

Propiedades físicas

Densidad/g dm-3: 1550 (293 K)

Volumen molar/cm3mol-1: 25.86 (293 K)

Resistencia eléctrica/µΩcm: 3.91 (20 °C)

Metales alcalinotérreos

Número atómico: 20

Configuración electrónica: [Ar] 4s2

Masa atómica relativa: 40.078 (4)

Grupo: 2

Electronegatividad: 1

Radio atómico / pm: 197.4

Periodo: 4

Estados de oxidación: +2

Energía de ionización

Primera energía de ionización/ kJ mol-1: 589.83

Segunda energía de ionización/ kJ mol-1: 1145.46

Tercera energía de ionización/ kJ mol-1: 4912.40

Propiedades térmicas

Calor de fusión / kJ mol-1: 9.33

Conductividad térmica / W m-1K-1: 190

Calor de atomización / kJ mol-1: 177.74

Punto de ebullición / °C: 1484

Calor de vaporización / kJ mol-1: 150.6

Punto de fusión / °C: 842

Datos cristalográficos

Grupo espacial: Fm3m

Longitudes de la celda unidad/pm: a=558.84

Estructura cristalina: cúbica centrada en las caras

Abundancia de elemento

Corteza terrestre / ppm: 52900

Atmósfera / ppm: —

Océanos / ppm: 400

Isótopos

Potenciales estándar de reducción

Historia del calcio 

El calcio es el elemento químico de nomenclatura Ca, su número atómico es 20 y supone el quinto elemento de la tabla periódica y el tercer metal más abundante en la corteza terrestre, de ahí que un 3.64% de ellos constituyen dicha corteza. Su nombre proveniente del latín calx, calis, cal, y su descubridor fue el químico e inventor Sir Humphry Davy (quien tiene que ver con el descubrimiento de otros elementos como el flúor, el sodio, el magnesio y el aluminio).

Se trata de un metal trimorfo, más blando que el aluminio, pero más duro que el sodio. El calcio no causa quemaduras sobre la piel y esta es una de las similitudes que podemos establecer con otros metales como el berilio y el aluminio.

Por otra parte, el calcio está presente en la generalidad de las áreas terrestres del mundo y es menos radioactivo químicamente que los metales alcalinos y alcalinotérreos. Se trata de un elemento imprescindible para la vida de las plantas y los animales puesto que se encuentra en el esqueleto, los dientes, las cáscaras de los huevos, el coral y muchos suelos. En el mar también podemos encontrar cloruro de calcio en un 0.15%.

La configuración electrónica del calcio es [Ar]4s2. La configuración electrónica de los elementos, determina la forma en la cual los electrones están estructurados en los átomos de un elemento. En cuanto a lo referido al radio del calcio: su radio de Bohr (atómico) es de 194 pm, su radio covalente es de 174pm y el radio medio es de 180 pm. Un total de 20 electrones pertenecen al calcio y se distribuyen de la siguiente manera: 2 electrones en la primera capa, 8 en la segunda y la tercera y solo 2 en la cuarta.

https://youtu.be/rBd0g8Bcslg

Obtención del calcio

La obtención de calcio metálico está estrechamente relacionada con la producción por descomposición del cloruro de calcio fundido. El tratamiento de los minerales de carbonato con ácido clorhídrico o como un desperdicio del proceso Solvay propicia la producción de dicho calcio metálico. Una vez se obtiene, el metal puro puede ser maquinado en torno, se le puede convertir en alambre, prensar, amartillar en placas, ser hilado, serrado y extruido.

Estado natural

El calcio se encuentra en el grupo de los metales alcalinotérreos y estos no existen libres en la naturaleza, sin embargo, sí resultan abundantes sus carbonatos y sulfatos. Algunas de las diferentes formas en las que se presenta el carbonato de calcio (CaCO3) son: piedra caliza, cáscara de huevo, corales, conchas, perlas y creta.

Se localiza también como sulfato hidratado, CaSO4. 2H2O, yeso. Cuando los cristales son muy pequeños y toda la masa tiene una distribución fina, se llama albastro, y se usa con fines ornamentales.

Sulfato de calcio

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. Se conocen variados compuestos solubles de calcio en el mar, estos compuestos al ser absorbidos por muchos animales marinos y estos lo transforma en carbonato de calcio para formar sus caparazones. La vegetación requiere pequeñas cantidades de calcio y de otros elementos que constituyen cenizas, como potasio, fósforo y hierro. Una vez en la planta el calcio se traslada a la estructura de los animales donde se establece como fosfato, el principal componente de los huesos y los dientes.

Como ya se conoce el calcio ocupa un primerísimo lugar en la construcción y mantenimiento de los huesos y los dientes, además tiene numerosas funciones metabólicas. Afecta la función de transporte de las membranas celulares, pues opera como un estabilizador de la membrana. El calcio también de suma importancia en la regulación de latidos cardíacos y en la trasmisión nerviosa. Para mantener de forma estable el tono muscular y controlar la irritabilidad nerviosa es necesario gestionar adecuadamente el equilibrio de los iones de calcio, sodio, potasio y magnesio.

Aplicaciones del calcio

El calcio actúa como un agente reductor en la extracción de diversos metales como el torio, el uranio y el circonio. Además, puede ser utilizado como desulfurizador o decarburizador para diferentes aleaciones (ferrosas y no ferrosas). En las producciones de aluminio, cobre, plomo, magnesio y berilio se emplea como agente de aleación.

Los productos lácteos o medicamentos para el refuerzo de los huesos también deben gran parte de su relevancia a la presencia del calcio, esto le ha convertido en un valioso elemento químico, pues no es secreto que su ausencia en los huesos humanos propicia la aparición de enfermedades como la osteoporosis.

La descomposición térmica de la caliza (roca rica en carbonato de calcio) en potentes hornos donde se aplica en proceso de lecho continuo propicia la obtención del óxido de calcio (CaO). Este óxido se conoce como cal viva y es empleado comúnmente en la construcción. Además, se emplea en arcos de luz de alta densidad a causa de sus características espectrales poco usuales y como agente deshidratante industrial. La industria metalúrgica realiza un amplio uso del óxido durante la reducción de aleaciones ferrosas.

Por otra parte, la llamada cal apagada (hidróxido de calcio (Ca(OH)2) posee diversas aplicaciones donde el ion hidroxilo deviene necesario. Durante el proceso de apagado del óxido de calcio, el volumen de la cal duplica la cantidad de cal viva inicial, esto le confiere gran utilidad para romper roca y madera.

Efectos del Calcio sobre la salud

No solo lo podemos encontrar calcio con frecuencia en los productos lácteos sino también en frutos secos y vegetales. Deviene fundamental para el funcionamiento de los nervios musculares. Un dato alarmante tiene que ver con la presencia de 2,5 gramos de calcio al día sin necesidad médica pues esto puede ocasionar problemas tales como piedras en los riñones, esclerosis y problemas en los vasos sanguíneos.

La falta de calcio es una de las causas principales de la osteoporosis. La osteoporosis es una enfermedad caracterizada por una fragilidad de los huesos producida por una menor cantidad de sus componentes minerales, lo que disminuye su densidad.

Al contrario de lo que mucha gente piensa, dentro de nuestros huesos se desarrolla una gran actividad biológica. El tejido óseo viejo se regenera constantemente. Por ejemplo: en la infancia y la adolescencia surge mayor cantidad de tejido óseo que el que se destruye.