Kalsiyum, alkali toprak elementlerinden biridir. Yerkabuğunda en bol beşinci element, üçüncü metaldir. İnsanlar, hayvanlar ve bitkiler için hayati önemde bir elementtir. Kemik ve dişler büyük oranda kalsiyum içerir. Sayısız faydasının yanında eksikliği ve fazlalığı çeşitli sorunlara yol açar. 1808 yılında keşfedilinceye kadar yıllarca kullanılmış; ancak tanımlanamamıştır. Doğada en bol kireçtaşı oluşumlarında bulunur. Denizli Pamukkale’deki doğal travertenler kalsiyumdan oluşur. Besinlerin büyük bir bölümü kalsiyum içeriğine sahiptir. Endüstriden tıp sektörüne kadar sayısız üründe kalsiyumun rolü vardır. Daha fazlası için makalemize göz atabilirsiniz.
(Kalsiyum, 1808 yılında İngiliz kimyager Sir Humphrey Davy tarafından izole edilmiştir.)
Tarihçesi
Kalsiyum, ilk olarak 1808 yılında İngiliz kimyager Sir Humphrey Davy tarafından izole edilmiştir. Davy, kalsiyum hidroksitten elektroliz yoluyla kalsiyumu izole etmeyi başarmıştır. Davy, aynı yöntemle 1807 yılında potasyum ve sodyumu da izole etmiştir. Kalsiyum, yüzlerce yıldır bilinmesine rağmen 1808 yılına kadar izole edilememiş, tanımlanamamıştır. “Kalsiyum” kelimesi, Latince “kireç” anlamındaki “calx” ve “kalsis” sözcüğünden türetilmiştir.
Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri
Kalsiyumun kimyasal sembolü “Ca”dır. Atom numarası 20, atom ağırlığı 40,07’dir. Yoğunluğu 1,55 gr cm3’tür. Erime noktası 842 derece, kaynama noktası 1484 derecedir. Enerji seviyesi başına elektronları “2, 8, 8, 2” şeklindedir. +2 oksidasyon durumu sergiler. Atom yarıçapı 180 pm, kovalent yarıçapı 174 pm’dir. Kalsiyum, gümüşi beyaz görünümlü bir katı metaldir. Metal kalsiyum, gümüşî parlaklıkta, yumuşak ve kırılgandır. Tel çekilebilir, dövülebilir, bıçakla kesilebilir. Kristal yapısı kübiktir.
Periyodik tabloda 2. Grup, 2. Periyot, S-Blok elementlerinden biridir. Alkali toprak metalleri element serisinde yer alır. Fiziksel ve kimyasal özellikleri bakımından daha ağır homologları stronsiyum, radyum ve baryuma benzer. Kalsiyum oksit ve kalsiyum nitrür karışımı oluşturmak için havadaki oksijen ve azot ile reaksiyona girer. Elektrik iletkenliği yüksektir. Kolayca elektron kaybedebilir; bu sebeple iyi bir indirgeyicidir. Kalsiyumun metal formu, kalsiyum klorürün elektrolizi ile elde edilir. Farklı kimyasal işlemlerle de izole edilebilir.
(Kalsiyum içeren fluorit minerali...)
İzotopları
Kalsiyum, doğada bol bulunan elementlerden biridir. Yerkabuğunda en bol bulunan elementler arasında beşinci sıradadır. Demir ve alüminyumdan sonra yerkabuğundaki üçüncü en bol metallerdir. Yeryüzünün, havanın ve okyanusların yüzde 3,22’sini oluşturur. Yerkabuğunun yüzde 4,2’si kalsiyumdur. Volkanik kayaların yüzde 3 ila yüzde 65’i kalsiyum içerir. Kimyevi reaktivitesinin yüksekliği sebebiyle doğada serbest olarak bulunmaz. Doğada genellikle karbonat, silikat, sülfat ve fosfat bileşiklerinde bulunur. En yaygın bileşikleri; kalsiyum karbonat, kalsiyum oksit, kalsiyum sülfat, kalsiyum florür, kalsiyum florofosfat ve kalsiyum klorofostattır. Yerkabuğundaki en yaygın bileşiği kireçtaşıdır (kalsiyum karbonat). Kalsiyum oksit, sönmemiş kireçtir. Diğer önemli mineralleri şunlardır; mermer, kalsit, dolamit, fluorit, fluspat, apatit, gips, fosfrit. Deniz suyunda, kabuklu canlıların kabuklarında da kalsiyum içeriği vardır.
Kalsiyum, doğada 6 izotopun karışımından oluşur. Doğal olarak 6 izotopa sahip en hafif ilk elementtir. Bu izotoplar; Ca-40 (% 96,94), Ca-42 (% 0,647), Ca-43 (% 0,135), Ca-44 (% 2,09), Ca-46 (% 0,006)ve Ca-48 (% 0,187)’dir. Doğadaki oluşumunun yüzde 97’si Ca-40 izotopudur. Toplam 25 izotopu karakterize edilmiştir. İzotoplarından bazıları radyoaktiftir.
Hangi Alanlarda Kullanılır?
Kalsiyum; endüstri, gıda, tıp, kimya sektörlerinde çok sık kullanılan ve aranan elementlerden biridir. Birçok elementin üretimi için uygulanan kimyasal işlemlerde kalsiyumun rolü vardır. En yaygın kullanımı çelik üretimidir. Çok sayıda alaşımda kalsiyumdan faydalanılır. Alüminyumlu alaşımların mekanik ve elektrik özelliklerini iyileştirir. Çelik, bakır ve nikel alaşımlarında lityum ile birlikte deoksidan olarak kullanılır. Halojenler ve oksijen bileşiklerinden metal hazırlarken indirgeyici bir madde olarak kullanılır. Atıl gazların saflaştırılmasında reaktif olarak faydalanılır. Metalürjide karbon giderici olarak kalsiyum kullanılmaktadır.
Kalsiyum, bileşikleri ve alaşımlarının kullanıldığı onlarca ürün ve alandan bazılarını şöyle sıralayabiliriz; deniz altı ses aletleri, organik çözücüler, fotoğrafçılık, gübreler, alkolsüz içecekler, diyet gıdaları, ilaçlar, lazerler, boya, kâğıt, çimento, şeker, sır, havai fişekler, diş macunu, temizlik maddeleri…
Kalsiyum ve Sağlık
Kalsiyum, hayati önemde bir mineraldir. İnsan vücudunda bol bulunan beşinci elementtir. Vücudun kütlesi, su çıkarıldıktan sonra yaklaşık üçte bir oranında kalsiyum içerir. İnsan vücudundaki kalsiyumun yüzde 99’u kemik ve dişlerde bulunur. Kalan yüzde 1’lik oran da kanda ve yumuşak dokularda bulunur. İnsan vücudunda iki formda bulunur. Birincisi; iskelet sistemi ve kemiklerin güçlenmesini sağlayan kalsiyum tuzları, diğeri de; vücut sıvılarında erimiş halde bulunan ve hücrelere elektrik uyarısı gönderen kalsiyumdur.
Yetişkin insanların günlük kalsiyum ihtiyacı 1 gramdır. Hamile kadınlar 1,5 gram, bebek ve çocuklar 0,5 ila 1,3 gram arasında değişen düzeylerde kalsiyum almalıdır. 70 yaş üstü yetişkinlerin de 1,3 gram arasında kalsiyum ihtiyacı vardır. Sağlıklı bir insan vücudunda 8,5 ila 10,2 mg dL arasında kalsiyum içeriği bulunur. 8,5 mg dL düzeyinin altındaki değerler “hipokalsemi”, 10,2 mg dL düzeyinin üzerindeki değerler de “hiperkalsemi” olarak adlandırılır. Kalsiyumun yeterli düzeyde alınmaması sindirim sorunlarına yol açabilir. Güneş ışığına yeteri kadar maruz kalmamak kalsiyum eksikliğine yol açar. Dokularda kalsiyum kullanılabilmesi için D vitamininin de yeteri kadar alınması ve kandaki fosfor-kalsiyum oranlarının uygun olması gerekiyor.
Hipokalsemi, ilk olarak kemik erimesi, diş çürümesi gibi sorunlara yol açar. Saç ve tırnak kırılmaları, sinirlilik, yüksek tansiyon, depresyon ve uykusuzluk diğer hipokalsemi belirtileridir. Hiperkalsemi, kemiklerde kireçlenme ve kaslarda güçsüzlük gibi sorunlara yol açar. Böbrek taşı oluşumu, çok su içme, sık idrara çıkma, halsizlik, gastrit, kabızlık, kalp ritim bozuklukları ve depresyon da diğer hiperkalsemi belirtisidir.
Kalsiyumun Bazı Faydaları
Kalsiyumun sağlık için onlarca faydası vardır. Bunlardan bazılarını şöyle sıralayabiliriz;
- Kemik ve dişlerin oluşumunda, gelişiminde başroldedir.
- Kasların gerginliğini giderir, kasılma işlevlerine yardımcı olur.
- Kalbin işlevini yerine getirmesine yardımcı olur.
- Kanın pıhtılaşmasını sağlar.
- Kadınlarda hamilelikte ve doğum sonrası süt üretiminin ana maddelerinden biridir.
- Bebek ve çocuklarda kemik gelişimi için birincil önemdedir.
Hangi Besinlerde Bulunur?
Kalsiyum, birçok besinde yer alan bir elementtir. İnsanlar da besin zincirinden kalsiyum alır. Kalsiyumca zengin besinlerden bazıları şunlardır; peynir, süt ve süt ürünleri, badem, fındık, fıstık, keçiboynuzu, lahana, nane, yumurta, incir, tereyağı, pekmez, balık, barbunya, kestane, roka, susam, mısır, pirinç, arpa, bulgur, beyaz et, kırmızı et, sakatatlar, domates, havuç, marul, patlıcan, soğan, pırasa, ıspanak, semizotu, asma yaprağı, karnabahar, enginar, bamya, muz, elma, kavun, karpuz, çilek, nar, kayısı, erik, şeftali, üzüm, zeytin, bal…
(Denizli Pamukkale'deki travertenler kalsiyumdan oluşur.)
Bunları Biliyor Musunuz?
- Denizli’nin Pamukkale ilçesindeki dünyaca ünlü turistik travertenler, yüksek oranda kalsiyum içeren bir doğal oluşumdur. Yeraltından çıkan 35,6 derece sıcaklığındaki, içinde yüksek oranda kalsiyum hidrokarbonat bulunan suyun havadaki oksijen ile teması sonucu karbondioksit ve karbon monoksit uçarak kalsiyum karbonat çökelir ve travertenler oluşur.
- Kemiklerde yüksek oranda kalsiyum fosfat içeriği bulunur.
- Keçiboynuzunda, inek sütünden 3 kat daha fazla kalsiyum bulunur.
- Kalsiyum klorür, kar ve buz çözücü olarak kullanımı yaygın bir bileşiktir.
- Kalsiyum rezervleri dünyanın birçok ülkesinde bulunur. En büyük üretici ülkeler Çin, Amerika ve Hindistan’dır.
- Dünyadaki yıllık toplam kalsiyum üretimi 35 bin ton civarındadır.