Santo Tomás C.F.T.

EL CALCIO

Asignatura : Química

2004

Índice

Pág.

Introducción 3

Presentación del elemento 4

Estructura del átomo 6

Propiedades físicas y químicas 7

Organismos y estructuras en las que se encuentra 8

Origen 11

Minerales mas importantes 12

Proceso de obtención 13

Formas comerciales de venta 14

Usos más importantes que se da al elemento 15

Industrias que lo aplican como producto obtenido 16

Riesgos 18

Conclusión 23

Bibliografía 24

Introducción

El calcio es un mineral que abunda en el planeta, conformando el conglomerado de los 22 minerales esenciales para la conservación del cuerpo humano, además de ocupar el 5º lugar entre los elementos de la corteza terrestre, pero no se encuentra en estado puro.

Dentro de esta investigación conoceremos su estructura, propiedades, su origen, usos, etc., que lo convierte en uno de los minerales mas conocidos por el ser humano y además uno de los mas utilizados por las industrias para el uso de sus diversos procesos productivos ( cal viva en elaboración de cemento).

Otra principal característica es la que ocurre en nuestro cuerpo con la ausencia o aumento desmesurado de las concentraciones de calcio y que pueden llegar a provocar serios problemas al organismo

Tabla completa

General

Nombre calcio

Símbolo Ca

Número 20

Serie química Metales alcalinos

Grupo 2 (IIA)

Periodo 4

Bloque s

Densidad 1550 kg/m3

Dureza Mohs 1,75

Apariencia Blanco plateado

Propiedades atómicas

Peso atómico 40,078 uma

Radio medio† 180 pm

Radio atómico calculado 194 pm

Radio covalente 174 pm

Radio de Van der Waals Sin datos

Configuración electrónica [Ar]4s2

Estados de oxidación (óxido) 2 (base fuerte)

Estructura cristalina Cúbica centrada en las caras

Propiedades físicas

Estado de la materia Sólido (paramagnético)

Punto de fusión 1115 K

Punto de ebullición 1757 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

Información diversa

Electronegatividad 1,00 (Pauling)

Calor específico 0,632 J/(kg*K)

Conductividad eléctrica 29,8 106 m-1·-1

Conductividad térmica 201 W/(m*K)

1° potencial de ionización 589,8 kJ/mol

2° potencial de ionización 1145,4 kJ/mol

3° potencial de ionización 4912,4 kJ/mol

Isótopos más estables

iso. AN Vida media MD ED MeV PD

40Ca 96,941% Ca es estable con 20 neutrones

41Ca Sintético 103,000 a  0,421 41K

42Ca 0,647% Ca es estable con 22 neutrones

43Ca 0,135% Ca es estable con 23 neutrones

44Ca 2,086% Ca es estable con 24 neutrones

46Ca 0,004% Ca es estable con 26 neutrones

48Ca 0,187% >6×1018 a - 4,272 48Ti

Valores en el SI y en condiciones normales

(0 ºC y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.

†Calculado a partir de distintas longitudes

de enlace covalente, metálico o iónico.

Los químicos y físicos dicen que el calcio ocupa un puesto particular en el sistema de Mendeléev, con el número de orden 20. Es decir que consta del núcleo (partículas ínfimas: protones y neutrones) y veinte particular libres con carga negativa, llamadas electrones.

El número 40 determina el peso atómico de este elemento, ubicado en el segundo grupo del sistema de Mendeléev, en la segunda fila. Para la obtención de moléculas estables, exigen en sus combinaciones dos cargas negativas. Su valencia es igual a dos.

Un cuerpo estable, una construcción cualquiera, por regla general es simétrico, de tal manera que la mitad derecha y la izquierda sean coincidentes.

El número 2 y los números 4, 20, 40 dicen acerca de estabilidad excepcional de los átomos de calcio, e incluso, todavía no se conoce cuántos centenares de millones de grados serían necesarios para poder disgregar este firme edificio formado por un núcleo diminuto con una serie de veinte planetas negativos volando a su alrededor. Y a medida que los astrofísicos van comprendiendo la estructura del mundo entero, más y más se dibuja el enorme significado de los átomos de calcio en el universo.

El calcio es el 5° elemento en abundancia en el cuerpo humano y desempeña un papel importante en la regulación de muchos procesos fisiológicos, en la integridad de las células nerviosas y musculares, en la función cardiaca y en la formación de huesos. Actúa como cofactor enzimático y participa en los procesos de secreción y excreción de las glándulas endocrinas y exocrinas, en la liberación de neurotransmisores y en el mantenimiento de la permeabilidad de membranas, la función renal y la respiración. El calcio se excreta por las heces (80%) y la orina (20%). Las sales de calcio que se usan habitualmente por vía intravenosa son el cloruro, el gluceptato y el gluconato.

Es un elemento metálico, reactivo y blanco plateado. Es uno de los metales alcalinotérreos. Su número atómico es 20. Tiene seis isótopos estables y varios radiactivos. Metal maleable y dúctil, amarillea rápidamente al contacto con el aire. Tiene un punto de fusión de 839° C, un punto de ebullición de 1.484° C y una densidad de 1,54 g/cm3; su masa atómica es 40,08.

El calcio ocupa el quinto lugar en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre, pero no se encuentra en estado puro en la naturaleza.

El calcio es indispensable para la salud de huesos, dientes, músculos, sistema nervioso, etc. interviene directamente en la nutrición de células, reproducción del ADN (reparación del cuerpo) y del control del Ph, evitando dolores de músculos y articulaciones, calambres, convulsiones, ataques, artritis, alergias, osteoporosis, hipoglucemia, etc. Algunas causas de cáncer incluso pueden deberse a deficiencia de calcio. De igual manera al carbono de calcio neutraliza rápidamente los ácidos de los fluidos en el cuerpo. Investigaciones recientes ligan niveles inapropiados del calcio al proceso del envejecimiento. Por eso más calcio quiere decir más oxigeno y mayor beneficio. Virtualmente el cuerpo requiere de niveles adecuados de calcio para su apropiado funcionamiento.

Otra función del calcio está relacionada con la coagulación de la sangre, a través de su relación con la proteína protrombina.

Algunas de sus sales son bastante insolubles (por ejemplo con SO42-, CO32-, oxalato, etc.) y forma parte de distintos biominerales. Así, en el ser humano, está presente en los huesos como hidroxiapatito cálcico, Ca10(OH)2(PO4)6, en los dientes como fluorohidroxiapatito (algunos OH- se sustituyen por F-) o como carbonato de calcio, CaCO3, en el oído interno. Otros biominerales se encuentran presentes en exoesqueletos, en conchas o en cáscara de huevo de distintos animales y en forma de distintas sales.

Cantidades de alimentos que aportan 100 Mg de calcio:

Almendras 42 gr

Nueces del Brasil 59 gr

Harina de soja 44 gr

Harina de avena 192 gr

Pan integral 185 gr

Melazas negras 20 gr

Higos secos 40 gr

Perejil 50 gr

Col rizada 67 gr

Fuentes de calcio:

Se puede encontrar calcio en una gran variedad de alimentos. Derivados lácteos, vegetales de hoja verde, frutos y semillas (almendras, semillas de sésamo) tofu y frutas deshidratadas son muy buenas fuentes de calcio para vegetarianos.

Tenemos muchos otros alimentos como los frutos secos: sésamo, almendras, avellanas, pistacho, girasol, nuez.

Verduras: perejil, col rizada, cebolleta, espinaca, brócolis, acelga, aceitunas, puerro.

Legumbres: soja, garbanzo, lentejas.

Cereales: copos de avena, trigo.

Frutas: higo seco, pasa, dátil.

Para mantener el equilibrio de calcio es muy importante la dieta alcalinizante que básicamente son las frutas, ensaladas y verduras, legumbres, frutos secos, cereales y el yogurt. La dieta equilibrada esta integrada e un 80% de alimentos alcalinos y un 20% de ácidos como son el azúcar, café, alcohol, proteínas animales, pescados y huevo.

En la Naturaleza, lo encontramos en los minerales:

Caliza: CaCO3

Dolomita: CaCO3.MgCO3

Gipei: CaSO4.2 H2O

Fluorapatito: Ca5(PO2) 3F

Fluorita: CaF2

Alúminosilicatos: CaO.Al2O3.SiO2

El calcio ocupa el quinto lugar en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre, pero no se encuentra en estado puro en la naturaleza. Se da en varios compuestos muy útiles, tales como el carbonato de calcio (CaCO3), del que están formados la calcita, el mármol, la piedra caliza y la marga; el sulfato de calcio (CaSO4), presente en el alabastro o el yeso; el fluoruro de calcio (CaF2), en la fluorita; El fosfato de calcio o roca de fosfato (Ca3(PO4)2) y varios silicatos. En aire frío y seco, el calcio no es fácilmente atacado por el oxígeno, pero al calentarse, reacciona fácilmente con los halógenos, el oxígeno, el azufre, el fósforo, el hidrógeno y el nitrógeno. El calcio reacciona violentamente con el agua, formando el hidróxido Ca(OH)2 y liberando hidrógeno.

Obtención industrial

Calcio Elemental

La obtención industrial de calcio elemental tiene lugar a través de un proceso llamado ALUMINOTERMIA, con el cual podemos obtener muchos metales, incluso a pequeña escala.

12 CaO + 6 Al (1200º C) = 9 Ca + 3 Al2O3CaO

Cal

El mineral CaO.Ca(OH)2 (Cal)se prepara industrialmente a partir de la piedra caliza.

CaCO3 + 1000 ºC = CaO + CO2

CaO + H2O = Ca(OH)2

Cloruro cálcico

Se obtiene como subproducto del proceso Solvay, y sus aplicaciones más importantes son:

Agente desecante

Anticongelante

Aditivo fertilizante

Existen comercializadas formas de administración orales de carbonato cálcico (sobres, comprimidos, comprimidos recubiertos y comprimidos masticables).

La dosis adecuada de calcio puede ser diferente para cada paciente. A continuación se indican las dosis más frecuentemente recomendadas expresadas como Ion calcio:

Dosis oral en adultos:

De 500 a 1200 mg al día. En pacientes con niveles de calcio bajos debido a insuficiencia renal puede ser necesario administrar de 1800 a 3600 mg de calcio al día, dependiendo de los niveles de calcio y fósforo en sangre.

Dosis oral en niños:

La dosis será establecida por el especialista de manera individual dependiendo del peso, edad y dieta.

Es aconsejable repartir la dosis diaria de carbonato de calcio en varias tomas diarias (de 2 a 4), debiéndose administrar después de las comidas.

Nombres Comerciales

Caosina®, Carbocal®, Fortical®, Mastical®, Natecal®.

Agente reductor en la extracción de otros metales como el uranio, circonio y torio.

Desoxidante, desulfurizador, o descarburizador para varias aleaciones ferrosas y no ferrosas.

Agente de aleación utilizado en la producción de aluminio, berilio, cobre, plomo y magnesio.

El calcio actúa como mediador intracelular cumpliendo una función de segundo mensajero. Por ejemplo, los iones Ca2+ interviene en la contracción de los músculos. También está implicado en la regulación de algunos enzimas quinazas que realizan funciones de fosforilación, por ejemplo la proteína quinaza C (PKC).

El ión calcio tiene presenta unas funciones enzimáticas similares a las del magnesio en procesos de transferencia de fosfato (por ejemplo, el enzima fosfolipasa A2).

Se le emplea en metalurgia para:

desoxidar, descarbonizar y eliminar el nitrógeno de la fundición.

Para el tratamiento de agua potable.

Para el control de contaminación.

Para preparar aleaciones (con el cerio, para piedras de encendedor, y con plomo, para placas de acumuladores). Se presenta en la naturaleza como:

1) Piedra caliza (CaCO3 con impurezas), ampliamente empleada en la elaboración de productos químicos. Al calentarse se descompone:

CaCo3 CaO + Co2

Esta reacción es una importante fuente industrial de bióxido de carbono. Los yacimientos más importantes en México son los de Huesca lapa, Jalisco, Tolteca, Hgo. y Apasco, México.

2) Calcita o espato de Islandia (CaCO3 cristalino y puro). Se obtiene de yacimientos en los estados de Chihuahua, Sonora, Sinaloa y Durango.

3) Yeso (principalmente sulfato de calcio, CaSO4), de amplio uso en la industria de la construcción.

Aplicaciones

Agente reductor suave

Pb/Ca en baterías

Producto inicial en la síntesis de compuestos como el hidruro de calcio.

El CaCO3 es la mineral piedra caliza (limestone), con las siguientes aplicaciones:

Industria de la construcción (cementos, cal)

Metalurgia

Neutralizante en la industria del papel

Productos que se obtienen.

Se da varios compuestos muy útiles, tales como el carbonato de calcio (CaCo3), del que están formado calcita, el mármol, la piedra de caliza y la marga; el sulfato de calcio (CaSo4), presente en el alabastro o el yeso; el fluoruro de calcio (CaF2), en la fluorita; el fosfato de calcio o roca de fosfato (Ca3(PO4)2) y varios silicatos.

En aire frío y seco, el calcio no es fácilmente atacado por el oxígeno, pero al calentarse, reacciona fácilmente con los halógenos, el oxígeno, el azufre, el fósforo, el hidrógeno y el nitrógeno. El calcio reacciona violentamente con el agua, formando el hidróxido Ca(OH)2 y liberando hidrógeno.

Aplicaciones:

El metal se obtiene sobre todo por la electrólisis del cloruro de calcio fundido, un proceso caro, 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 al plomo cuando está aleado con él, las aleaciones son excelente para cojinetes, superiores a la aleación antimonio - plomo utilizada en las rejillas de los acumuladores y más duraderas como revestimiento en cable cubierto con plomo.

El calcio combinado químicamente, está presenta en la cal (hidróxido de calcio), el cemento y el mortero, en los dientes y en los huesos (como hidroxifosfato de calcio), y en numerosos fluidos corporales (como componente de complejos de proteínas) esenciales para la contracción muscular, la transmisión de los impulsos nerviosos y la coagulación de la sangre.

El Calcio es un importante componente de la dieta sana. Un pequeño deficit de calcio puede afectar a la formación de huesos y dientes. Su exceso puede conducir a piedras en el riñón. La Vitamina D es necesaria para absorber el calcio. Los productos diarios son una excelente fuente de calcio.

La competencia que se establece entre ciertos minerales puede inhibir la absorción del calcio. Así, calcio y magnesio compiten por los mismos puntos de absorción, por lo que aquellas personas que estén tomando suplementos del segundo, habrán de tener especial cuidado con el aporte diario de calcio.

Interacciones:

Evitar la administración de otros compuestos de calcio. No combinar con drogas intravenosas, puesto que es incompatible con muchas de ellas. Glucósidos cardiotónicos: sinergismo.

Tetraciclinas: inactivación.

Contraindicaciones:

Reanimación cardiaca en presencia de fibrilación ventricular. Intoxicación por digitálicos. Hipercalcemia.

Sobredosificación:

Hipotensión, paro cardiaca, hipercalcemia aguda: debilidad, letargia, vómitos, coma y muerte súbita.

Precauciones y advertencia:

No inyectar en los tejidos. Las soluciones del calcio inyectables son irritantes para las venas. Administrar con precaución a pacientes que reciben digatálicos, debido a la sinergia de los afectos cardiacos. Al no existir pruebas concluyentes se recomienda no usar en mujeres embarazadas a menos que el beneficio para la madre supere el riesgo potencial para el feto. El amamantamiento debe suspenderse.

Funciones:

La función principal del calcio es estructural. El esqueleto de un joven adulto contiene 1.2 Kg. De calcio aproximadamente. Los movimientos de calcio entre el esqueleto y la sangre y otras partes del cuerpo son continuos. Las hormonas son las encargadas de orquestar todo esto para que funcione a la perfección. Los metabolitos de la vitamina D son fundamentales en este proceso ya que incrementan la reabsorción de calcio por parte de los huesos.

El calcio también juega un papel importante en la biología de la célula. Puede unirse a un gran número de proteínas y alterar su actividad biológica. Esto es importante para que se creen buenas transmisiones nerviosas y contracciones musculares. También se necesita calcio para que la sangre coagule apropiadamente.

Para una buena absorción de calcio se precisa de vitamina D y por ello que la diferencia de calcio puede estar relacionada con el raquitismo infantil. Una deficiencia de calcio en adulto puede acarrear osteomalacia (ablandamiento de los huesos). Esto puede deberse a embarazos consecutivos seguidos de largos periodos lactantes.

La aparición de la osteoporosis puede deberse a una deficiencia de calcio. Esto implica una pérdida de calcio en los huesos y densidad ósea reducida. Los huesos entonces son más propensos a roturas. En todos los individuos la pérdida de la masa ósea es un proceso más del envejecimiento que normalmente comienza entre los 35 y 40 años y conllevan a un encogimiento del esqueleto. Tras la menopausia, la pérdida ósea es todavía mayor ya que los niveles de la hormona estrógeno también disminuyen considerablemente. Las mujeres posmenopáusicas tienen un alto riesgo de sufrir osteoporosis.

Algunos estudios muestran que el riesgo es menor entre mujeres vegetarianas que entre omnívoras. Se cree que esto es debido a que la proteína animal eleva el nivel de calcio que los huesos pierden. Sin embargo estos estudios no son concluyentes ya que en otros estudios no han encontrado diferencia alguna entre vegetarianas y omnívoras.

El riesgo de padecer osteoporosis puede elevarse con otros factores además que los puramente dietéticos. La falta de ejercicio, el estar por debajo del peso recomendado, fumar y beber alcohol son algunos de éstos.

Un bajo nivel sérico de calcio en sangre y tejido puede causar hipocalcemia. Los síntomas más frecuentes son sensaciones de cosquilleo e insensibilidad junto con contracciones musculares. En casos severos pueden darse espasmos musculares. Esto recibe el nombre de tetania.

Su causa puede deberse más que las hormonas no presentan un balance apropiado que a una deficiencia nutricional.

El exceso de calcio en sangre también es negativo y puede causar nausea, vómitos y aparición de residuos cálcicos en el corazón y en los riñones. Normalmente cuando este ocurre se debe a dosis excesivas de vitamina D que pueden ser mortal para los bebés.

A)Hipocalcemia: en el embarazo, crecimiento rápido, tetania por hipoparatiroidimo, tetania neonatal, deficiencia de vitamina d y alcalosis; B)Intoxicación por magnesio (sobredosis de sulfato de magnesio);

C) tratamiento de los efectos deletéreos de la hiperpotasemia;

D) reanimación cardiaca. Cuando falla la adrenalina y la desfibrilación produce contra indicaciones débiles o inadecuadas. Se ha usado como coadyuvante en:

1)picaduras de insectos (araña viuda negra y otros), para disminuir la permeabilidad capilar en las reacciones alérgicas.

2) osteomalacia, También en prevención de la Hipocalcemia transfuncional. El gluconato de calcio se usa también como suplemento de calcio en la nutrición parental total.

Si recibe el medicamento durante periodos prolongados de tiempo, si presenta insuficiencia renal o si recibe simultáneamente altas dosis de vitamina D, su médico deberá realizarle periódicamente análisis de sangre para controlar los niveles de calcio.

El carbonato cálcico debe administrarse con especial precaución en caso de padecer alguna de las siguientes enfermedades: diarrea, problemas intestinales, enfermedad del corazón, hiper o hipoparatiroidismo, sarcoidosis, enfermedad de riñón, presencia de cálculos de calcio en el riñón o enfermedad de huesos.

Mientras esté tomando suplementos de calcio debe visitar periódicamente a su médico para controlar los niveles de calcio en sangre y la posible aparición de efectos adversos.

Conviene espaciar entre 1 y 2 horas la administración de carbonato de calcio de la de cualquier otro medicamento y de comidas ricas en fibra.

No deberá tomar otros medicamentos o suplementos dietéticos que contengan grandes cantidades de calcio, magnesio o vitamina D, a menos que su médico le indique lo contrario.

Se recomienda no tomar grandes cantidades de alcohol o de bebidas que contengan cafeína (no más de 8 tazas de café al día) y no fumar.

¿Cuándo no debe utilizarse?

En caso de alergia al carbonato cálcico. Si experimenta algún tipo de reacción alérgica deje de tomar el medicamento y avise a su médico o farmacéutico inmediatamente.

En caso de presentar niveles de calcio en sangre o en orina por encima de lo normal o fibrilación ventricular.

Los efectos adversos de este medicamento son, en general, leves y transitorios. Puede producir estreñimiento, gases y aumento leve de los niveles de calcio en sangre, el cual puede no presentar síntomas o ir acompañado de pérdida de apetito, náuseas, vómitos, dolor abdominal, sequedad de boca y aumento del volumen de orina.

En caso de administrar una dosis excesiva de carbonato de calcio, puede producirse una elevación severa de los niveles de calcio en sangre, que se manifieste con confusión, delirio, estupor y coma.

Ocasionalmente puede causar otros efectos adversos. Avise a su médico si advierte algo anormal.

Conclusión

Siendo el Calcio nuestro principal investigado podemos concluir al respecto, que antes del informe muchas opiniones y comentarios acerca del calcio se dirían con una simpleza enorme pero con el pasar de la investigación hemos notado la gran trascendencia que posee este elemento tanto en la composición de la corteza terrestre como del cuerpo humano ,lo que nos permite llegar a ciertas aseveraciones con respecto a éste :

La ausencia o la abundancia de Calcio en el organismo nos lleva a un desequilibrio que afecta la formación de huesos y dientes así como también la aparición de cálculos a nivel de los riñones, para lo que la vitamina D juega un rol fundamental.

En la Industria es muy usado para controlar contaminación, tratar el agua potable, preparar aleaciones, eliminar nitrogeno en las fundiciones,etc.

En la naturaleza no se presenta solo sino que como : Piedra Caliza(empleada en elab. de prod. Químicos), Calcita o Espato de Islandia y como Yeso, materia prima en la industria de la construcción.

Bibliografía / Linkografia

1) Ianina@enbuenasmanos.com

2) The Vegetarian Society UK

3) www.eureka.ya.es.

4) www.nestle.com

5) Gran Larousse Ilustrado

6) Farmacias Cruz Verde Ltda.