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Calcium

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Données  v · d · m 
Potassium - Calcium - Scandium
Mg
Ca
Sr
 
 
 
 
20
Ca
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               

Table complète - Table étendue

Général
Nom, Symbole, Numéro Calcium, Ca, 20
Série chimique Métal alcalino-terreux
Groupe, Période, Bloc 2 (IIA), 4, s
Masse volumique 1550 kg/m3
Couleur Argenté métallique
Propriétés atomiques
Masse atomique 40,078 u
Rayon atomique (calc) 180 (194) pm
Rayon de covalence 174 pm
Rayon de van der Waals 197,3 pm
Configuration électronique [Ar]4s2
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 8, 2
État(s) d'oxydation 2
Oxyde base
Structure cristalline Cubique faces centrées
Propriétés physiques
État ordinaire Solide (paramagnétique)
Température de fusion 1115 K
Température de vaporisation 1757 K
Énergie de fusion 8,54 kJ/mol
Énergie de vaporisation 153,6 kJ/mol
Volume molaire 26,20 ×10-6 m3/mol
Pression de la vapeur 254 Pa à 1112 K
Vélocité du son 3810 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling) 1,00
Chaleur massique 632 J/(kg·K)
Conductivité électrique 29,8 106 S/m
Conductivité thermique 201 W/(m·K)
1er potentiel d'ionisation 589,8 kJ/mol
2e potentiel d'ionisation 1145,4 kJ/mol
3e potentiel d'ionisation 4912,4 kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN période MD Ed MeV PD
40Ca 96.941% stable avec 20 neutrons
41Ca {syn.} 103,000 ans ε 0.421 41K
42Ca 0.647% stable avec 22 neutrons
43Ca 0.135% stable avec 23 neutrons
44Ca 2.086% stable avec 24 neutrons
46Ca 0.004% stable avec 26 neutrons
48Ca 0.187% >6×1018ans Bêta- 4,272 48Ti
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.
Calcium protégé sous atmosphère d'argon.
Calcium protégé sous atmosphère d'argon.

Le calcium est un élément chimique, de symbole Ca et de numéro atomique 20.

Le calcium est un métal alcalino-terreux gris et mou. Il est employé comme agent réducteur dans l'extraction du thorium, du zirconium et de l'uranium. Cet élément qu’on ne trouve jamais à l'état de corps pur dans la nature est le cinquième élément le plus abondant de la croûte terrestre et est essentiel pour la matière organique.

Sommaire

[modifier] Caractéristiques notables

Le calcium peut être produit par électrolyse du fluorure de calcium mais plus couramment par réduction sous vide de la Chaux (CaO) par de la poudre d'aluminium.

Il brûle avec une flamme jaune-rouge ; exposé à l'air sec il forme une couche protectrice blanche d'oxyde et de nitrure. Il réagit violemment avec l'eau dont il déplace l'hydrogène et forme alors de l'hydroxyde de calcium Ca(OH)2.

[modifier] Applications physiques du calcium métal

  • Agent réducteur dans l'extraction d'autres métaux tels que l'uranium, le zirconium, et le thorium ;
  • Désoxydant, désulfurant ou décarburant pour différents alliages ferreux et non-ferreux ;
  • Utilisé, parfois en association avec le magnésium, pour éliminer le bismuth du plomb (débismuthage) ;
  • Agent d'alliage utilisé dans la production d'alliages de l'aluminium, du béryllium, du cuivre, du plomb et du magnésium.

[modifier] Composés du calcium

[modifier] Le calcium dans l'alimentation

Le calcium est de loin le minéral le plus abondant dans le corps. Il est majoritairement entreposé dans les os, dont il fait partie intégrante. Il contribue à la formation de ces derniers, ainsi qu'à celle des dents, et au maintien de leur santé. Le calcium joue aussi un rôle essentiel dans la coagulation du sang, le maintien de la pression sanguine et la contraction des muscles, dont le cœur.

[modifier] Importance physiologique

Le calcium est un composant important d'un régime sain. Contrairement à ce que l’on croit, ce ne sont pas les produits laitiers qui représentent la meilleure source de calcium, car la proportion calcium/phosphore n’y est pas bonne. Le lait contient en effet trop de phosphore, ce qui peut entraîner une calcification insuffisante. Le corps a besoin de magnésium, de silicium, de vitamines A, C et D, de protéines et de phosphore pour bien l’assimiler.

Le calcium intervient dans la formation des os et des dents ; son déficit va donc les affecter (ostéoporose, problèmes de croissance). Son excès provoque l'apparition de calculs rénaux. De plus, il intervient dans les échanges cellulaires et est, de ce fait, vital. Son taux sanguin (calcémie) est extrêmement régulé, pour éviter des variations fatales à l'organisme. Les hormones impliquées dans cette régulation sont la parathormone et la calcitonine, bien que le rôle « hormonal » de la calcitonine soit discuté étant donné que son augmentation n'entraîne pas de modification sur le métabolisme phospho calcique. Il serait plus juste de considérer la parathormone et le calcitriol (dérivé de la vitamine D) comme les deux principales hormones du métabolisme phospho calcique. Voir aussi métabolisme du calcium. Le calcium sert aussi à réguler le pH corporel, il est relargué des os lorsqu'il y a une acidification du milieu interne provoquée par une consommation de produit acidifiant (Protéines, Laits...) et une faible consommation de végétaux qui ont un effet alkanisant.

Le risque de cancer du côlon semble diminué par un régime riche en calcium. La majorité des études épidémiologiques indiquent que les gens dont l'alimentation contient le plus de calcium ont moins fréquemment un cancer colorectal. Plus de 25 publications scientifiques montrent que le calcium diminue la cancérogenèse colique chez les rongeurs[1]. Enfin, trois essais cliniques contrôlés montrent que la prise d'un supplément de carbonate de calcium (1-2 g/j) diminue la récurrence des polypes de 15 à 30 % chez des volontaires[1] : Il semble donc que le calcium prévienne le cancer colorectal.

[modifier] Présence du calcium dans nos aliments

Icône de détail Article détaillé : Teneur en calcium des aliments.

Le calcium est présent dans plusieurs aliments de consommation courante.

Les produits laitiers constituent la principale source de calcium alimentaire (plus des deux tiers). Le calcium y est présent sous une forme permettant une bonne absorption intestinale (de l'ordre de 30%) et n'augmentant pas l'excrétion urinaire, permettant au final une bonne biodisponibilité.

D'autres aliments contiennent du calcium : eau du robinet, amandes, persil, figues, cresson, soja, cacao, pissenlit, jaune d'œuf, graines de sésame, épinard, certains poissons, ... (voir article détaillé). Le calcium d'origine végétale est cependant le plus souvent moins absorbable car il est en grande partie insolubilisé de façon irréversible sous forme de phytates (soja) ou d'oxalates (épinard, cacao). Ainsi l'absorbabilité du calcium de l'épinard ne dépasserait pas 5 %.[réf. nécessaire]

Pour l'évaluation de la biodisponibilité réelle, il faut aussi tenir compte des facteurs alimentaires qui influencent la perte urinaire du calcium absorbé. Ainsi, l'absorption simultanée de phosphore diminue l'excrétion urinaire de calcium. À l'opposé, les composants « acidogènes » du régime, comme les sulfates (en particulier dans les eaux minérales sulfatées calciques), augmentent la calciurie.

Enfin, la fixation du calcium absorbé dans le tissu osseux (prévenant l'ostéoporose) dépend de nombreux autres facteurs, en particulier hormonaux (voir ci-dessus).

Les apports journaliers recommandés sont de 700 mg par jour chez l'adulte[2].

[modifier] Le calcium en tant que médicament

L'absorbtion de calcium sous forme de comprimés permet d'augmenter son apport journalier si ce dernier n'est pas optimal. Il est parfois associé à la prise de vitamine D. Il semble être efficace dans le traitement préventif de l'ostéoporose de la personne âgée, en diminuant le taux de fractures ainsi que les indices de déminéralisation osseuse[3]. L'effet secondaire le plus noté reste une constipation[4]. Cependant cette supplémentation pourrait être associé avec un risque majoré de maladies cardio-vasculaires[5], même si cette donnée reste discutée[6].

[modifier] Histoire

La chaux était déjà préparée par les Romains dès le premier siècle, mais ce n'est qu'en 1808 que le calcium fut découvert. En apprenant que Jöns Jacob Berzelius et Magnus Martin Pontin avaient préparé un amalgame de calcium par électrolyse de la chaux dans du mercure, Sir Humphry Davy fut capable d'isoler le métal impur.

[modifier] Occurrence

Le calcium est le cinquième élément le plus abondant dans la croûte terrestre (il en forme plus de 3%) et un élément essentiel pour la formation des os, des dents et des coquilles. Le calcium joue également un rôle très important en physiologie cellulaire.

[modifier] Production industrielle

Le calcium est produit par aluminothermie de la chaux, c’est-à-dire une réaction d'oxydo-réduction où la chaux − l’oxyde de calcium CaO − est réduite par l'aluminium dans des fours où l'on établit le vide.

De façon simplifiée :

\begin{matrix} & \\ 2Al + 3CaO & \overrightarrow{\qquad} & Al_2O_3 + 3Ca  \\\end{matrix}

On introduit dans le four des pastilles formées à partir d'un mélange de chaux et de poudre d'aluminium. Le four est chauffé électriquement ou à l'aide d'un combustible fossile. Le calcium formé au cours de la réaction se dégage sous forme de vapeur, et l'on dispose (dans le circuit d'aspiration établissant le vide dans le four) un condenseur où il vient se déposer. Le résidu de la réaction est de l'aluminate de calcium (combinaison d'alumine et de chaux).

[modifier] Notes et références

[modifier] Voir aussi

[modifier] Liens internes

[modifier] Lien externe

wikt:

Voir « calcium » sur le Wiktionnaire.

commons:Accueil

Wikimedia Commons propose des documents multimédia libres sur calcium.