موضوع مقاله: کلسیم | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # کلسیم | مقدمه: کلسیم از عنصرهای شیمیایی جدول تناوبی با نشان شیمیایی Ca و از گروه فلزهای قلیایی خاکی است. | ## بخش 1: کلسیم | بلورهای سفید کلسیم، در دمای ۸۱۰ درجهٔ سانتی‌گراد ذوب می‌شوند و این فلز در آب و اسید محلول بوده و هیدروکسید و نمک تولید می‌نماید. این عنصر پنجمین عنصر فراوان در پوستهٔ زمین و سومین فلز فراوان پس از آهن و آلومینیم است. رایج‌ترین ترکیب کلسیم روی زمین، کربنات کلسیم است که در سنگ آهک و بقایای فسیل شدهٔ حیات دریایی اولیه یافت می‌شود. کلسیم خالص در سال ۱۸۰۸ از طریق الکترولیز اکسید آن توسط همفری دیوی، که این عنصر را نام‌گذاری کرد، جداسازی شد. کلسیم در صنایع غذایی و دارویی به‌عنوان مکمل کلسیم، در صنعت کاغذ به‌عنوان سفیدکننده، به‌عنوان اجزای سازنده در سیمان و عایق‌های الکتریکی و در ساخت صابون مورد استفاده است. با این‌حال، در مقادیر کم اغلب به‌عنوان یک جزء آلیاژی در فولادسازی و گاهی به‌صورت آلیاژ کلسیم-سرب در ساخت باتری‌های خودرو استفاده می‌شود. بیشتر کلسیم بدن انسان در استخوان‌ها و دندان‌ها وجود دارد و کمبود آن موجب پوکی استخوان می‌شود. تنها یک درصد آن در سایر بخش‌های بدن موجود است که همین یک درصد، اعمال زیادی انجام می‌دهد. یون‌های کلسیم (Ca2+) به‌عنوان الکترولیت، نقشی حیاتی در فرآیندهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی جانداران و سلول‌ها ایفا می‌کنند. این یون‌ها در مسیرهای انتقال سیگنال به‌عنوان پیام‌رسان ثانویه، در آزادسازی انتقال‌دهنده‌های عصبی از نورون‌ها، انقباض انواع سلول‌های ماهیچه‌ای، به‌عنوان کوفاکتور در بسیاری از آنزیم‌ها و در لقاح نقش دارند. یون‌های کلسیم در بیرون از سلول‌ها برای حفظ اختلاف پتانسیل الکتریکی در غشاهای سلولی تحریک‌پذیر، سنتز پروتئین و تشکیل استخوان نیز مهم هستند. مانند بریلیم و آلومینیوم، و برخلاف فلزات قلیایی، این عنصر موجب سوختگی پوست نمی‌گردد. باید توجه داشت که در هوا لایه نازکی از اکسید و نیترید بر روی کلسیم تشکیل می‌شود که می‌تواند آن را از اثرات بعدی هوا مصون نگاه دارد، اما در درجه حرارت بالا این عنصر در هوا سوخته و تشکیل مقدار زیادی نیترید می‌دهد. کلسیم تجارتی به آسانی با آب و اسیدها واکنش نموده تولید هیدروژنی می‌نماید که حاوی مقدار قابل ملاحظه‌ای از گاز آمونیاک و هیدروکربن‌ها، به عنوان ناخالصی است. از کلسیم، می‌توان به عنوان یک عامل آلیاژکننده برای فلزات حاوی آلومینیم به منظور حذف بیسموت از سرب و به عنوان کنترل‌کننده کربن گرافیتی، در چدن استفاده کرد. از طرف دیگر می‌توان از این فلز به عنوان عاملی برای حذف اکسیژن در کارخانجات فولاد و به عنوان عامل احیاکننده در تهیه فلزاتی مانند کروم، زیرکونیم و اورانیم و به عنوان یک ماده جداکننده برای مخلوط گازهای نیتروژن و آرگون استفاده نمود. ضمناً زمانی‌که کلسیم، به آلیاژهای منیزیم افزوده شود (۲۵٫۰ درصد)، ساختمان آن‌ها را تصفیه و موجب کاهش تمایل آتش‌گیری آن‌ها می‌شود. کلسیم یک فلز نقره‌ای بسیار انعطاف‌پذیر است (گاهی به رنگ زرد کم‌رنگ توصیف می‌شود) که ویژگی‌های آن بسیار شبیه به عناصر سنگین‌تر گروه آن، استرانسیم، باریم و رادیم است. در دمای بالای ۴۵۰ درجهٔ سانتی‌گراد، به یک آرایش بسته شش ضلعی ناهمسانگرد مانند منیزیم تغییر می‌کند. در حالی‌که کلسیم از نظر حجمی رسانای ضعیف‌تری نسبت به مس یا آلومینیم برای الکتریسیته است، اما به‌دلیل چگالی بسیار کم، رسانای جرمی بهتری نسبت به هر دو است. 484 نقش زیست‌شناختی این عنصر در ساختمان بدن گیاهان و جانوران، مایعات میان‌بافتی و اسکلت‌بندی یافت می‌شود. استخوان‌های مهره‌داران حاوی کلسیم، به صورت فلوئورید کلسیم، کربنات کلسیم و فسفات کلسیم است. همان‌طور که استخوان‌ها تحت فرایند عادی خود را از بین برده و بازسازی می‌کنند، کلسیم به ایجاد استخوان جدید کمک می‌کند، به ویژه در طی رشد و توسعه. دریافت کلسیم کافی برای حفظ استخوان‌ها در تمام طول عمر مفید است، مخصوصاً در دوران کودکی، که استخوان‌ها هنوز در حال رشد هستند. با افزایش سن استخوان‌های قدیمی‌تر شکننده‌تر می‌شوند و به راحتی خواهند شکست - که از نشانه‌های بیماری پوکی استخوان است. کلسیم فعالیت‌های زیادی را در بدن برعهده دارد از جمله: ضربان قلب را تنظیم می‌نماید. کلسیم برای انقباض ماهیچه‌ها ضروری است و تا کلسیم وجود نداشته باشد حرکت امکان‌پذیر نیست. تأثیر کلسیم بر سلول‌های چربی مصرف مکمل کلسیم نشان داده شده که برای کمک به کاهش وزن در افراد چاق مؤثر است. | ## بخش 2: کلسیم | در واقع، مصرف حاد کلسیم گزارش شده‌است که با اکسیداسیون چربی در انسان ارتباط دارد. افزایش مصرف کلسیم در رژیم غذایی مانع از ترشح هورمون پاراتیروئید (PTH) و به دنبال آن، فعال شدن آلفا هیدروکسی به دی‌هیدروکلسیفرول (ویتامین D3؛ VD3) می‌شود. افزایش کلسیم داخل سلولی در سلول‌های چربی فرد را در مهار تجزیه و تحلیل چربی تحریک شده توسط مسیر β آدرنرژیک یاری می‌کند و در نتیجه سطح فسفریلاسیون HSL کاهش پیدا می‌کند. پایین بودن سطح کلسیم در رژیم غذایی و افزایش گردش ویتامین دی۳ نیز ممکن است اثرات مهاری غیر مستقیم بر روی تجزیه و تحلیل سلول‌های چربی از بسترهای لیپولیتیک برای سوخت‌وساز بوده و بر انرژی آزاد شده در بدن مؤثر باشد. در صورتی که در غذا ماده‌ای به نام اگزالات باشد، جذب کلسیم آن کاهش می‌یابد و به همین دلیل است که کلسیم اسفناج و چغندر، به خوبی کلسیم شیر جذب نمی‌شود. اسید فیتیک موجود در سبوس گندم نیز جذب کلسیم را کاهش می‌دهد ولی این مسئله زمانی اثرگذار است که مصرف آن بسیار زیاد باشد، مثل گیاهخواران مطلق. تنظیم میزان کلسیم بدن، بر عهده هورمون‌هایی است که از غده پاراتیروئید و تیروئید ترشح می‌شوند. میزان مناسب کلسیم برای هر فرد متوسط میزان مناسب کلسیم به میلی‌گرم نوزادان تا سن ۴ سال = ۴۰۰ کودکان ۴ تا ۶ سال سن =۷۰۰ کودکان ۶ تا ۱۰ سال سن = ۸۰۰ مردان نوجوان و بالغ = ۸۶۰ الی ۱۲۰۰ زنان نوجوان و بالغ = ۱۰۰۰ زنان حامله= ۱۳۰۰ زنان شیرده = ۱۳۰۰ در صورت وجود بیماری‌های همراه مانند بیماری روماتیسمی یا مصرف بعضی از داروها مانند کورتیکواستروئیدها نیاز به کلسیم و ویتامین دی افزایش می‌یابد که دوز مورد نیاز باید با نظر پزشک معالج تعیین شود. مصرف میزان مناسب کلسیم در رژیم روزانه غذایی و همچنین انجام ورزش‌هایی مانند قدم زدن و دویدن و آئروبیک مخصوصاً در سنین جوانی بهترین روش برای افزایش تراکم و استحکام استخوان‌ها است و از ابتلا به پوکی استخوان جلوگیری می‌کند. عوارض کمبود کلسیم عوارض کمبود کلسیم در کودکان بیماری راشیتیسم، در میانسالان استئومالاسی، و در بزرگسالان استئوپروز است. این بیماری‌ها دراثر کمبود ویتامین دی بروز می‌کنند، پس اگر خواستار استخوان‌های محکمی هستید، بهتر است مراقب مصرف ویتامین دی هم باشید. کمبود شدید کلسیم، انقباض شدید عضلات به حالت کزاز را به دنبال دارد که ابتدا به صورت گرفتگی عضلات دیده می‌شود. البته این حالت کمتر رخ می‌دهد و آنچه ما بیشتر از کمبود کلسیم دیده‌ایم، پوک شدن استخوان‌ها در سنین بالا است که برای جلوگیری از آن باید از نوجوانی به فکر خود باشیم.کلسیم از راه پوست هم به هدر می‌رود و فعالیت زیاد در حرارت بالا و تعرق زیاد، دفع پوستی کلسیم را افزایش می‌دهد. چرا که دراثر بالا رفتن سن، درد استخوان، راحت شکسته شدن و دیر جوش خوردن استخوان‌ها گریبان گیرمان می‌شود. میزان مورد نیاز کلسیم روزانه ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ میلی‌گرم است.برای جلوگیری از ابتلاء به استئوپروز، باید دریافت کلسیم و ویتامین دی در حد استاندارد باشد. نباید سیگار بکشیم، نباید چای و قهوه بیش از حد مصرف کنیم، نباید دیورتیک (داروهای مدر) بیش از حد مصرف کنیم، باید بیشتر خود را در معرض نور خورشید قرار دهیم تا ویتامین دی در زیر پوست تولید شود. این عنصر در حیات گیاهی و جانوری دارای نقش حیاتی بوده و در استخوان‌ها و دندان‌ها، پوسته تخم‌مرغ، انواع مرجان‌ها و بسیاری از خاک‌ها وجود دارد. یک فنجان ۸ اونس از ماست ساده با چربی کم حاوی ۴۱۵ میلی‌گرم کلسیم است که بیش از یک سوم توصیه روزانه برای اکثر گروه‌های سنی است. یک لیوان ۸ اونسی شیر بدون چربی، نزدیک به ۳۰۰ میلی‌گرم کلسیم را برای بدن فراهم می‌کند. 483 رسوبات کربنات کلسیم رسوبی به عنوان بقایای فسیل شده حیات دریایی گذشته به دو شکل، کلسیت رومبوهدرال (شایع‌تر) و آراگونیت ارتورومبیک (که در دریاهای معتدل‌تر تشکیل می‌شوند) وجود دارند. آهک (کلسیم اکسید) مادهٔ شناخته شده‌ای است که از دیرباز در یونان باستان از آن به عنوان ملات در ساختمان‌ها استفاده می‌شده‌است. کلسیم در ترکیب پوسته زمین به مقدار ۳۶۳۰۰ گرم در تن وجود دارد این عنصر به حالت آزاد یافت نمی‌شود، بلکه به شکل ترکیب‌های مختلف در کانی‌ها و به صورت محلول در ساختمان جانوران و گیاهان شرکت می‌کند. ترکیبات مهم حاوی کلسیم گچ، آهک، کلرور کلسیم، کلسیم نیترات، کلسیم آسکوربات، کلسیم کلرید، کلسیم سولفات، نیرات آمونیوم کلسیم، کلسیم کربنات، کلسیم گلوتانات، کلسیم لاکتات، کلسیم لاکتات گلوکنات، کلسیم سیلیکات، دولومیت و آپاتیت شناسایی، تولید و استخراج در صنعت، فلز کلسیم را می‌توان از الکترولیز کلسیم کلرید و مخلوط فلوئورید و پتاسیم کلرید تهیه نمود. در این روش، از صفحه‌های زغالی به عنوان آند و از میله‌های آهن به عنوان کاتد استفاده می‌شود. در مقیاسی کوچک‌تر می‌توان آهک را با فلز آلومینیم در خلأ احیا نموده و متعاقب آن، عمل را به‌منظور بازیافت فلز کلسیم ادامه داد. به‌علاوه کلسیم کلرید که عبارت از یک ماده اولیه است را می‌توان یا به‌وسیله اثر هیدروکلریک اسید بر ماده معدنی کربناته یا به عنوان ضایعات در فرایند solvay تهیه کرد. از نظر کیفی، وجود کلسیم را می‌توان به‌وسیله تشکیل کربنات نامحلول آن، یا به‌وسیله مشتعل نمودن آن شعله یک مشعل که ایجاد رنگ قرمز درخشان می‌نماید، تشخیص داد. از نظر کمی، کلسیم را بعد از جداکردن از سایر فلزهای قلیایی خاکی، به روش‌های کرومات- سولفات یا اتر- الکل، از آمونیوم، اگزالات استفاده می‌کنند که کلسیم به شکل کلسیم اگزالات رسوب نموده و سپس این رسوب را توزین می‌نمایند. | ## بخش 3: کلسیم | اگزالات مورد نظر را نیز یا می‌توان به‌وسیله اشتعال به اکسید یا با استفاده از محلول‌های استاندارد شده پتاسیم پرمنگنات اکسیده نمود. تولیدکنندگان عمده تولیدکنندگان عمدهٔ کلسیم، چین (حدود ۱۰۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰ تن در سال)، روسیه (حدود ۶۰۰۰ تا ۸۰۰۰ تن در سال) و ایالات متحده (حدود ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ تن در سال) هستند. 484 کلسیم و گیاهان نقش کلسیم در گیاه کلسیم جزء ساختمانی و ثابت کلیه گیاهان بوده و به صورت‌های جزء ساختمانی و یون فیزیولوژیکی توامان یافت می‌شود. کلسیم به دلیل وجود در خاک قادر است بر قلیائی کردن آن اثر کرده و متعاقب آن در رویش گیاهان تأثیر داشته باشد. درون گیاه، کلسیم بیشتر به صورت پکتات کلسیم، در دیواره یاخته‌ها، یافت می‌شود؛ و کارش متصل ساختن یاخته‌ها به هم است. این ماده، به علت غیرقابل انتقال بودنش درون بافت‌ها، باید پیوسته در دسترس گیاه قرار گیرد، کمبود کلسیم باعث کمبود رشد و همچنین لوله شدن برگ‌ها و قهوه‌ای رنگ شدن ریشه‌ها می‌گردد. در سیب، وجود آن مایه سختی بافت‌های میوه شده، به عمر پس از برداشت آن می‌افزاید و کمبودش باعث آسیب پوستی می‌گردد. گرچه میزان کلسیم، اغلب در خاک‌ها به مراتب از پتاسیم کمتر است ولی بر عکس پتاسیم، قابلیت جذب آن برای گیاه خیلی زیادتر است. کمبود کلسیم را می‌توان با اضافه کردن آهک به خاک بر طرف ساخت، البته باید در نظر داشت که آهک واکنش خاک را نیز بالا می‌برد. همچنین برای رفع کمبود کلسیم می‌توان گیاهان را با کلرور کلسیم یا کلسیم نیترات محلول‌پاشی کرد. در ساختمان تیغه میانی سلول‌ها و بافت گیاهی در ترکیبی به نام پکتات کلسیم وجود دارد و تا زمانی که مقدار آن به اندازه کافی باشد از تخریب دیواره پکتینی جلوگیری می‌شود. کلسیم موجود در دیواره سلولی از سلول‌ها در مقابل میکروب‌هایی که تلاش دارند با شکستن دیواره وارد سلول شوند محافظت می‌کند. همچنین کلسیم باعث انقباض سطوح غشاء سلولی می‌شود که در نتیجه سلول آب کمتری از دست می‌دهد. انتقال و جذب کلسیم در گیاه کلسیم، یک عنصر غیر متحرک است که با حرکت آب در فرایند تعرق جابه‌جا می‌شود. به این خاطر که این ماده در درون بافت‌ها انتقالش به کندی است بنابراین باید به صورت پیوسته در دسترس گیاه قرار بگیرد. کلسیم از برگ‌های پیر به برگ‌های جدید و نوک ساقه انتقال نمی‌یابد و مقدار آن در آوندهای آبکش کمتر بوده و علت این هم احتمالاً به دلیل رسوب کلسیم به صورت فسفات کلسیم است. علائم کمبود کلسیم در گیاهان کمبود کلسیم موجب کاهش رشد و همچنین لوله شدن برگ‌ها و قهوه‌ای شدن ریشه‌ها می‌شود. در صورتی که گیاه با کمبود کلسیم مواجه شود برگ‌ها بد شکل و پیچیده می‌شوند و به طرف پایین خم و به رنگ زرد درآمده و همچنین این گیاهان اندازه کوچکی داشته و گل‌ها و گلبرگ‌های آن‌ها ریزش می‌کند. همچنین مصرف کودهای ازته فراوان و هرس شدید، تأثیر مضاعفی بر کمبود کلسیم می‌گذارند. نسبت ازت به کلسیم (N/Ca) در میوه بایستی در حدود ۱۰ باشد و زمانی که این نسبت برقرار باشد تقریباً هیچ عارضه‌ای مخصوصاً عوارض فیزیولوژیک (لکه تلخ، آردی شدن، پوکیدگی، اسکالد، آبکیزیدگی و …..) مطرح نیست. دیگر علائم کمبود کلسیم در گیاهان: نکروز شدن نوک و حاشیه برگ‌ها غیرعادی شدن شکل میوه‌ها تغییر شکل برگ‌ها (تا خوردگی لبه برگ به سمت بالا) اختلال در سیستم مریستمی ریشه کاهش خاصیت انبار مانی سیاه شدن گلگاه چوب پنبه‌ای شدن میوه‌ها سرمازدگی گیاه و میوه‌ها کاهش عمر میوه‌ها و گل‌های زینتی کاهش مقاومت به بیماری‌ها سمیت (بیشبود) کلسیم در گیاهان مقدار اضافی کلسیم در خاک می‌تواند جذب سایر مواد مغذی مانند فسفر، پتاسیم، منیزیم، بور، مس، آهن یا روی را کاهش دهد و منجر به کمبود این مواد مغذی شود؛ بنابراین استفاده بیش از حد از کود کلسیم به‌خصوص در خاک‌های قلیایی منجر به سمیت این عنصر برای گیاهان می‌شود. افزایش مقاومت دیواره سلولی؛ کلسیم به شکل پکتات کلسیم وظیفه حفظ دیواره‌های سلولی گیاهان را بر عهده دارد. یکی از مهم‌ترین اثرات کلسیم در تنظیم فعالیت تنفسی گیاه است، میوه حاوی کلسیم کم، سرعت تنفس خیلی بالایی دارد، یعنی تنفس با غلظت کلسیم نسبت عکس دارد. کاربرد کلسیم در خاک از طریق کاهش اسیدیته خاک اثرات غیرمستقیم دیگری نیز در رشد گیاه دارد، مثلاً باعث می‌شود که مواد مغذی بیشتری در دسترس گیاه قرار بگیرد و عناصر سمی مانند آلومینیوم کمتر در خاک محلول باشد. در محصولاتی که کمبود کلسیم داشته باشند تنفس به میزان زیادی افزایش پیدا می‌کند که باعث کاهش ذخیره کربوهیدرات می‌شود و عمر محصول برداشت شده کاهش می‌یابد. میوه‌هایی که ترکیبات کلسیمی محلول پاشی می‌شوند از کیفیت و عمر انبار داری بالاتری برخوردارند. زمان مصرف کودهای کلسیمی در مزارع گوجه‌فرنگی، هندوانه، توت‌فرنگی و در باغات درختان میوه برای افزایش کیفیت محصولات از محلول‌پاشی کودهای کلسیمی استفاده می‌کنند، کودهایی از جمله کلرور کلسیم و نیترات کلسیم از بهترین کودهایی هستند که برای محلول پاشی استفاده می‌شوند. | ## جمع‌بندی | کلرور کلسیم نسبت به نیترات کلسیم کاربرد و مزیت بیشتری دارد چون با مصرف نیترات کلسیم نسبت نیتروژن به کلسیم N/Ca افزایش می‌یابد در میوه‌ها و در این حالت ماندگاری میوه‌هایی همچون سیب کاهش می‌یابد.