Kalsium

Kalsiumatauzat kapuradalah sebuahunsur kimiadenganlambangCadannomor atom20. Sebagailogam alkali tanah, kalsium merupakan logam reaktif yang membentuk lapisan oksida-nitrida gelap bila terpapar udara. Sifat fisik dan kimianya paling mirip dengan homolognya yang lebih berat,stronsiumdanbarium. Ia adalah unsur paling melimpah kelima di kerak Bumi, dan logam paling melimpah ketiga, setelahbesidanaluminium. Senyawa kalsium yang paling umum di Bumi adalahkalsium karbonat, ditemukan dibatu kapurdan sisa-sisa fosil kehidupan laut awal,;gipsum,anhidrit,fluorit, danapatitjuga merupakan sumber kalsium. Nama kalsium berasal daribahasa Latincalx"kapur", yang diperoleh dari memanaskan batu kapur.
Beberapa senyawa kalsium telah diketahui orang dahulu, meskipun sifat kimianya tidak diketahui sampai abad ke-17. Kalsium murni diisolasi pada tahun 1808 melaluielektrolisisoksidanya olehHumphry Davy, yang menamai unsur tersebut. Senyawa kalsium banyak digunakan di banyak industri: dalam makanan dan obat-obatan untuksuplementasi kalsium, dalam industri kertas sebagai pemutih, sebagai komponen dalam semen dan insulator listrik, dan dalam pembuatan sabun. Di sisi lain, logam kalsium dalam bentuk murni hanya memiliki sedikit aplikasi karena reaktivitasnya yang tinggi; tetap saja, dalam jumlah kecil ia sering digunakan sebagai komponen paduan dalam pembuatan baja, dan kadang-kadang, sebagai paduan kalsium-timbal, dalam pembuatan baterai otomotif.
Kalsium adalah logam paling melimpah dan unsur paling melimpah kelima dalamtubuh manusia.Sebagaielektrolit,ion kalsium(Ca) memainkan peran penting dalam prosesfisiologisdanbiokimiaorganisme dansel: dalam jalurtransduksi sinyaldi mana mereka bertindak sebagaipembawa pesan kedua; dalam pelepasanneurotransmiterdarisel saraf; dalam kontraksi semua jenissel otot; sebagaikofaktordalam banyakenzim; dan dalampembuahan.Ion kalsium di luar sel penting untuk mempertahankanperbedaan potensialpada sintesis protein, pembentukan tulang, danmembran selyang dapat dieksitasi.
Kalsium adalah logam keperakan (kadang-kadang digambarkan sebagai kuning pucat) yang sangat ulet yang sifatnya sangat mirip dengan unsur yang lebih berat dalam golongannya,stronsium,barium, danradium. Sebuah atom kalsium memiliki dua puluh elektron, tersusun dalamkonfigurasi elektron[Ar]4s. Seperti unsur lain yang ditempatkan pada golongan 2 tabel periodik, kalsium memiliki duaelektron valensidi orbital s terluar, yang sangat mudah hilang dalam reaksi kimia untuk membentuk ion dipositif dengan konfigurasi elektron stabilgas mulia, dalam kasus ini ialahargon.
Oleh karena itu, kalsium hampir selaludivalendalam senyawanya, yang biasanya bersifationik. Garam kalsium univalen hipotetis akan stabil sehubungan dengan unsur-unsurnya, tetapi tidak untukdisproporsionasidengan garam divalen dan logam kalsium, karenaentalpi pembentukanMX2jauh lebih tinggi daripada entalpi pembentukan MX hipotetis. Hal ini terjadi karenaenergi kisiyang diberikan oleh kation Cayang bermuatan lebih tinggi jauh lebih besar bila dibandingkan dengan kation Cahipotetis.
Kalsium, stronsium, barium, dan radium selalu dianggap sebagailogam alkali tanah;beriliumdanmagnesiumyang lebih ringan, juga dalam golongan 2 tabel periodik, sering dimasukkan pula. Namun demikian, berilium dan magnesium berbeda secara signifikan dari anggota golongan 2 lainnya dalam perilaku fisik dan kimianya: mereka masing-masing berperilaku lebih sepertialuminiumdansengdan memiliki beberapa karakter logam yang lebih lemah darilogam pascatransisi, itulah sebabnya definisi tradisional dari istilah "logam alkali tanah" tidak memasukkan mereka berdua.
Logam kalsium melebur pada suhu 842 °C dan mendidih pada suhu 1494 °C; nilai-nilai ini lebih tinggi daripada magnesium dan stronsium, logam golongan 2 yang berdekatan dengannya. Ia mengkristal dalam susunankubus berpusat-mukaseperti stronsium; di atas suhu 450 °C, ia berubah menjadi susunantetal-rapat heksagonalanisotropikseperti magnesium. Massa jenisnya sebesar 1,55 g/cmadalah yang terendah dalam golongannya.
Kalsium lebih keras daripadatimbaltetapi dapat dipotong dengan pisau dengan tenaga. Walaupun kalsium adalah konduktor listrik yang lebih buruk daripadatembagaataualumuniumberdasarkan volume, ia adalah konduktor yang lebih baik berdasarkan massa daripada keduanya karena massa jenisnya yang sangat rendah.Walaupun kalsium tidak layak sebagai konduktor untuk sebagian besar aplikasi terestrial karena bereaksi cepat dengan oksigen atmosfer, penggunaannya di ruang angkasa telah dipertimbangkan.
Kimia kalsium adalah logam alkali tanah berat yang tipikal. Misalnya, kalsium secara spontan bereaksi dengan air lebih cepat daripada magnesium dan kurang cepat daripada stronsium untuk menghasilkankalsium hidroksidadan gas hidrogen. Ia juga bereaksi denganoksigendannitrogendi udara untuk membentuk campurankalsium oksidadankalsium nitrida.Ketika terbelah halus, ia secara spontan terbakar di udara untuk menghasilkan nitrida. Dalam jumlah besar, kalsium kurang reaktif: ia dengan cepat membentuk lapisan hidrasi di udara lembap, tetapi di bawahkelembapan relatif30% ia dapat disimpan tanpa batas waktu pada suhu kamar.
Selain oksida sederhana CaO,peroksidaCaO2dapat dibuat dengan oksidasi langsung logam kalsium di bawah tekanan oksigen yang tinggi, dan ada beberapa bukti untuksuperoksidakuning Ca(O2)2.Kalsium hidroksida, Ca(OH)2, adalah basa kuat, meski tidak sekuat hidroksida stronsium, barium, atau logam alkali.Keempat dihalida kalsium telah diketahui.Kalsium karbonat(CaCO3) dankalsium sulfat(CaSO4) adalah mineral yang sangat melimpah.Seperti stronsium dan barium, serta logam alkali danlantanidadivaleneuropiumdaniterbium, logam kalsium akan langsung larut dalamamoniacair dan menghasilkan larutan biru tua.
Karena ukuran ion kalsium (Ca) yang besar, bilangan koordinasi yang tinggi adalah umum, hingga 24 pada beberapasenyawa antarlogamseperti CaZn13.Kalsium mudah dikomplekskan olehkelatoksigen sepertiEDTAdanpolifosfat, yang berguna dalamkimia analitikdan menghilangkan ion kalsium dariair sadah. Dengan tidak adanyahalangan sterik, kation golongan 2 yang lebih kecil cenderung membentuk kompleks yang lebih kuat, tetapi ketikamakrosikluspolidentatbesar terlibat, trennya terbalik.
Meskipun kalsium berada dalam golongan yang sama dengan magnesium dansenyawa organomagnesiumsangat umum digunakan di seluruh kimia, senyawa organokalsium tidak tersebar luas karena lebih sulit dibuat dan lebih reaktif, meskipun baru-baru ini diselidiki sebagai kemungkinankatalis.Senyawa organokalsium cenderung lebih mirip dengan senyawa organoiterbium karena kesamaanjari-jari ionantara Yb(102 pm) dan Ca(100 pm).
Sebagian besar senyawa ini hanya dapat dibuat pada suhu rendah; ligan besar cenderung mendukung stabilitas. Sebagai contoh, kalsium disiklopentadienil, Ca(C5H5)2, harus dibuat dengan mereaksikan langsung logam kalsium denganmerkurosenaatausiklopentadienaitu sendiri; menggantikan ligan C5H5dengan ligan C5(CH3)5yang lebih besar di sisi lain meningkatkan kelarutan, volatilitas, dan stabilitas kinetik senyawa tersebut.
Kalsium alami adalah campuran dari limaisotopstabil (Ca,Ca,Ca,Ca, danCa) dan satu isotop denganwaktu paruhyang sangat lama sehingga dapat dianggap stabil untuk semua tujuan praktis (Ca, dengan waktu paruh sekitar 4,3×10tahun). Kalsium adalah unsur pertama (paling ringan) yang memiliki enam isotop alami.
Sejauh ini isotop kalsium yang paling umum di alam adalahCa, yang merupakan 96,941% dari semua kalsium alami. Ia diproduksi dalamproses pembakaran silikondari fusipartikel alfadan merupakan nuklida stabil terberat dengan jumlah proton dan neutron yang sama; keterjadiannya juga perlahan-lahan ditambah dengan peluruhanKprimordial. Penambahan partikel alfa lainnya akan menghasilkanTi yang tak stabil, yang dengan cepat meluruh melalui duatangkapan elektronberturut-turut menjadiCa yang stabil; isotop ini membentuk 2,806% dari semua kalsium alami dan merupakan isotop paling umum kedua.
Empat isotop alami lainnya,Ca,Ca,Ca, danCa, secara signifikan lebih jarang, masing-masing mengandung kurang dari 1% dari semua kalsium alami. Keempat isotop yang lebih ringan sebagian besar merupakan produk dariproses pembakaran oksigendan pembakaran silikon, meninggalkan dua isotop yang lebih berat untuk diproduksi melalui prosestangkapan neutron.Ca sebagian besar diproduksi dalamproses s"panas", karena pembentukannya membutuhkan fluks neutron yang agak tinggi untuk memungkinkanCa yang berumur pendek untuk menangkap neutron.Ca diproduksi oleh tangkapan elektron dalamproses rdalamsupernova tipe Ia, di mana kelebihan neutron yang tinggi dan entropi yang cukup rendah memastikan kelangsungan hidupnya.
Ca danCa adalah nuklida "stabil klasik" pertama dengan kelebihan masing-masing enam neutron atau delapan neutron. Meskipun sangat kaya akan neutron untuk unsur ringan seperti itu,Ca sangat stabil karena ia merupakaninti ajaib ganda, memiliki 20 proton dan 28 neutron yang tersusun dalam kulit tertutup.Peluruhan betanyamenjadiScsangat terhambat karena ketidakcocokan besarspin nuklir:Ca memiliki spin nuklir nol, merupakan intigenap–genap, sedangkanSc memiliki spin 6+, sehingga peluruhannyadilarangoleh kekekalanmomentum sudut. Walaupun dua keadaan tereksitasiSc juga tersedia untuk peluruhan, keduanya juga dilarang karena spinnya yang tinggi. Akibatnya, ketikaCa meluruh, ia melakukannya denganpeluruhan beta gandamenjadiTi, menjadi nuklida paling ringan yang diketahui mengalami peluruhan beta ganda.
Isotop beratCa juga secara teoretis dapat mengalami peluruhan beta ganda menjadiTi, tetapi hal ini belum pernah teramati. Isotop paling ringan dan paling umumCa juga ajaib ganda dan dapat mengalamitangkapan elektron gandamenjadiAr, tetapi hal ini juga belum pernah teramati. Kalsium adalah satu-satunya unsur yang memiliki dua isotop ajaib ganda primordial. Batas bawah eksperimental untuk waktu paruhCa danCa masing-masing adalah 5,9×10tahun dan 2,8×10tahun.
Terlepas dariCa yang praktis stabil,radioisotopkalsium yang berumur paling panjang adalahCa. Ia meluruh melalui tangkapan elektron menjadiKyang stabil dengan waktu paruh sekitar seratus ribu tahun. Keberadaannya di Tata Surya awal sebagairadionuklida punahtelah disimpulkan dari eksesK: jejak dariCa juga masih ada hingga sekarang, karena ia merupakannuklida kosmogenik, yang terus direformasi melaluiaktivasi neutrondariCa alami.
Banyak radioisotop kalsium lain yang diketahui, mulai dariCa hinggaCa. Mereka semua berumur lebih pendek dariCa, yang paling stabil di antara mereka adalahCa (waktu paruh 163 hari) danCa (waktu paruh 4,54 hari). Isotop yang lebih ringan dariCa biasanya mengalamipeluruhan beta plusmenjadi isotop kalium, dan yang lebih berat dariCa biasanya mengalamipeluruhan beta minusmenjadi isotopskandium, meskipun di dekatgaris tetesan nuklir,emisi protondanemisi neutronmulai menjadi mode peluruhan yang signifikan pula.
Seperti unsur lainnya, berbagai proses dapat mengubah kelimpahan relatif isotop kalsium.Studi terbaik dari proses ini adalahfraksionasiisotop kalsium yang bergantung pada massa yang menyertai pengendapan mineral kalsium sepertikalsit,aragonit, danapatitdari larutan. Isotop yang lebih ringan lebih disukai dimasukkan ke dalam mineral ini, meninggalkan larutan di sekitarnya diperkaya dengan isotop yang lebih berat dengan besaran sekitar 0,025% per satuan massa atom (sma) pada suhu kamar. Perbedaan komposisi isotop kalsium yang bergantung massa secara konvensional dinyatakan dengan rasio dua isotop (biasanyaCa/Ca) dalam sampel dibandingkan dengan rasio yang sama dalam bahan referensi standar.Ca/Ca bervariasi sekitar 1% di antara bahan tanah biasa.
Senyawa kalsium telah dikenal selama ribuan tahun, meskipun susunan kimiawinya baru diketahui pada abad ke-17.Kapur sebagaibahan bangunandan sebagaiplester untuk patungtelah digunakan sejak sekitar 7000 SM.Tanur kapurpertama berasal dari tahun 2500 SM dan ditemukan diKhafajah,Mesopotamia.
Pada waktu yang hampir bersamaan,gipsum(CaSO4·2H2O) kering digunakan padaPiramida Agung Giza. Bahan ini nantinya akan digunakan untuk plester di makamTutankhamun. OrangRomawi kunomenggunakan mortar kapur yang dibuat dengan memanaskanbatu kapur(CaCO3). Nama "kalsium" sendiri berasal dari kata Latincalxyang berarti "kapur".
Vitruviusmencatat bahwa kapur yang dihasilkan lebih ringan dari batu kapur asli, karena air mendidih. Pada tahun 1755,Joseph Blackmembuktikan bahwa hal ini disebabkan oleh hilangnyakarbon dioksida, yang tidak dikenal sebagai gas oleh orang Romawi kuno.
Pada tahun 1789,Antoine Lavoisiermenduga bahwa kapur mungkin merupakan oksida dariunsur kimiadasar. Dalam tabel unsur-unsurnya, Lavoisier mendaftar lima "tanah yang dapat digarami", yaitu bijih yang dapat dibuat bereaksi dengan asam untuk menghasilkan garam (salis= garam, dalam bahasa Latin):chaux(kalsium oksida),magnésie(magnesia, magnesium oksida),baryte(barium sulfat),alumine(alumina, aluminium oksida), dansilice(silika, silikon dioksida). Mengenai "unsur-unsur" ini, Lavoisier beralasan:
Kalsium, bersama dengan kongenernya magnesium, stronsium, dan barium, pertama kali diisolasi olehHumphry Davypada tahun 1808. Mengikuti karyaJöns Jakob BerzeliusdanMagnus Martin af Pontinpadaelektrolisis, Davy mengisolasi kalsium dan magnesium dengan memasukkan campuran logam oksida masing-masing denganraksa(II) oksidapada platplatinayang digunakan sebagai anoda, katodanya berupa kawat platina yang sebagian dicelupkan ke dalam raksa. Elektrolisis kemudian menghasilkan amalgam kalsium–raksa dan magnesium–raksa, dan penyulingan raksa menghasilkan logam kalsium.Namun, kalsium murni tidak dapat dibuat dalam jumlah besar dengan metode ini dan proses komersial yang dapat diterapkan untuk produksinya baru ditemukan lebih dari seabad kemudian.
Pada 3%, kalsium adalahunsur paling melimpah kelima di kerak Bumi, dan logam paling melimpah ketiga setelahaluminiumdanbesi.Ia juga merupakan unsur paling melimpah keempat didataran tinggi Bulan.Endapankalsium karbonatsedimenmenyelimuti permukaan Bumi sebagai sisa-sisa fosil kehidupan laut masa lalu; mereka terjadi dalam dua bentuk,kalsitrombohedral(lebih umum) danaragonitortorombik(terbentuk di laut yang lebih beriklim). Mineral jenis pertama antara lainbatu kapur,dolomit,marmer, dankapur; endapan aragonit membentuk cekunganBahama,Florida Keys, danLaut Merah.Karang,cangkang hewan laut, danmutiarasebagian besar terdiri dari kalsium karbonat. Di antara mineral penting kalsium lainnya adalahgipsum(CaSO4·2H2O),anhidrit(CaSO4),fluorit(CaF2), danapatit([Ca5(PO4)3F]).
Produsen utama kalsium adalahTiongkok(sekitar 10.000 hingga 12.000tonper tahun), Rusia (sekitar 6.000 hingga 8.000 ton per tahun), danAmerika Serikat(sekitar 2.000 hingga 4.000 ton per tahun).KanadadanPrancisjuga di antara produsen yang lebih kecil. Pada tahun 2005, sekitar 24.000 ton kalsium diproduksi; sekitar setengah dari kalsium yang diekstraksi dunia digunakan oleh Amerika Serikat, dengan sekitar 80% dari keluaran digunakan setiap tahun.
Di Rusia dan Tiongkok, metode elektrolisis Davy masih digunakan, tetapi diterapkan padakalsium kloridacair.Karena kalsium kurang reaktif daripada stronsium atau barium, lapisan oksida–oksida-nitrida yang menghasilkan udara stabil danpermesinan bubutserta teknik metalurgi standar lainnya cocok untuk kalsium.Di Amerika Serikat dan Kanada, kalsium diproduksi dengan mereduksi kapur dengan aluminium pada suhu tinggi.
Siklus kalsiummenyediakan hubungan antaratektonik,iklim, dansiklus karbon. Dalam istilah yang paling sederhana, pengangkatan gunung akan mengekspos batuan yang mengandung kalsium seperti beberapagranitterhadap pelapukan kimiawi dan melepaskan Cake dalam air permukaan. Ion-ion ini diangkut ke laut di mana mereka bereaksi dengan CO2terlarut untuk membentukbatu kapur(CaCO3), yang pada gilirannya mengendap di dasar laut di mana ia dimasukkan ke dalam batuan baru. CO2terlarut, bersama dengan ionkarbonatdanbikarbonat, disebut sebagai "karbon anorganik terlarut" (dissolved inorganic carbon,DIC).
Reaksi sebenarnya lebih rumit dan melibatkan ion bikarbonat (HCO−3) yang terbentuk ketika CO2bereaksi dengan air padapHair laut:
Pada pH air laut, sebagian besar CO2segera diubah kembali menjadiHCO−3. Reaksi tersebut menghasilkan transportasi bersih dalam satu molekul CO2dari laut/atmosfer kelitosfer.Hasilnya adalah bahwa setiap ion Cayang dilepaskan oleh pelapukan kimia pada akhirnya menghilangkan satu molekul CO2dari sistem permukaan (atmosfer, lautan, tanah, dan organisme hidup), menyimpannya dalam batuan karbonat yang kemungkinan besar akan bertahan selama ratusan juta tahun. Pelapukan kalsium dari batuan dengan demikian menghilangkan CO2dari laut dan atmosfer, memberikan efek jangka panjang yang kuat pada iklim.
Penggunaan terbesar logam kalsium adalah dalampembuatan baja, karenaafinitas kimianyayang kuat terhadap oksigen danbelerang. Oksida dan sulfidanya, setelah terbentuk, memberikanaluminatcair dan inklusi sulfida dalam baja yang mengapung; pada perawatan, inklusi ini menyebar ke seluruh baja dan menjadi kecil dan bulat, meningkatkankemudahan penuangan, kebersihan dan sifat mekanik secara umum. Kalsium juga digunakan dalambaterai otomotifbebas perawatan, di mana penggunaan paduan kalsium–timbal0,1% alih-alih paduanantimon–timbal yang biasa akan menyebabkan kehilangan air yang lebih rendah dan pengosongan diri yang lebih rendah.
Karena risiko pemuaian dan retak,aluminiumterkadang juga dimasukkan ke dalam paduan ini. Paduan timbal–kalsium ini juga digunakan dalam pengecoran, menggantikan paduan timbal–antimon.Kalsium juga digunakan untuk memperkuat paduan aluminium yang digunakan untuk bantalan, untuk mengontrolkarbongrafit dalambesi tuang, dan untuk menghilangkan pengotorbismutdari timbal.Logam kalsium ditemukan di beberapa pembersih saluran, di mana ia berfungsi untuk menghasilkan panas dankalsium hidroksidayangmenyabunkanlemak dan mencairkan protein (misalnya, yang ada di rambut) yang menyumbat saluran air.
Selain metalurgi, reaktivitas kalsium dieksploitasi untuk menghilangkannitrogendari gasargondengan kemurnian tinggi dan sebagaipenangkapoksigen dan nitrogen. Ia juga digunakan sebagai agen pereduksi dalam produksikromium,zirkonium,torium, danuranium. Ia juga dapat digunakan untuk menyimpan gas hidrogen, karena ia bereaksi dengan hidrogen untuk membentukkalsium hidridapadat, dari mana hidrogen dapat dengan mudah diekstraksi kembali.
Fraksionasi isotop kalsium selama pembentukan mineral telah menyebabkan beberapa aplikasi isotop kalsium. Secara khusus, pengamatan tahun 1997 oleh Skulan dan DePaolobahwa mineral kalsium secara isotop lebih ringan daripada larutan dari mana mineral mengendap merupakan dasar aplikasi analog dalam kedokteran dan paleoseanografi. Pada hewan dengan kerangka yang termineralisasi dengan kalsium, komposisi isotop kalsium dari jaringan lunak mencerminkan tingkat relatif pembentukan dan disolusi mineral kerangka.
Pada manusia, perubahan komposisi isotop kalsium dalam urin telah terbukti berhubungan dengan perubahan keseimbangan mineral tulang. Ketika laju pembentukan tulang melebihi laju resorpsi tulang, rasioCa/Ca dalam jaringan lunak meningkat dan sebaliknya. Karena hubungan ini, pengukuran isotop kalsium dalam urin atau darah mungkin berguna dalam deteksi dini penyakit tulang metabolik sepertiosteoporosis.
Sistem yang serupa terdapat di air laut, di manaCa/Ca cenderung meningkat ketika laju penghilangan Caoleh pengendapan mineral melebihi masukan kalsium baru ke laut. Pada tahun 1997, Skulan dan DePaolo mempresentasikan bukti pertama perubahan air lautCa/Ca selama waktu geologis, bersama dengan penjelasan teoretis tentang perubahan ini. Makalah yang lebih baru telah mengonfirmasi pengamatan ini, menunjukkan bahwa konsentrasi Caair laut tidaklah konstan, dan bahwa lautan tidak pernah dalam "keadaan stabil" sehubungan dengan masukan dan keluaran kalsium. Ini memiliki implikasi klimatologis yang penting, karena siklus kalsium laut terkait erat dengansiklus karbon.
Banyak senyawa kalsium digunakan dalam makanan, sebagai obat-obatan, farmasi, dan lain-lain. Misalnya, kalsium dan fosforus ditambahkan dalam makanan melalui penambahankalsium laktat,kalsium difosfat, dantrikalsium fosfat. Yang terakhir juga digunakan sebagai bahan pemoles padapasta gigidanantasid.Kalsium laktobionatadalah bubuk putih yang digunakan sebagai zat pensuspensi untuk obat-obatan. Dalam memanggang,kalsium fosfatdigunakan sebagaibahan pengembang.Kalsium sulfitdigunakan sebagai pemutih dalam pembuatan kertas dan sebagai disinfektan,kalsium silikatdigunakan sebagai bahan penguat dalam karet, dankalsium asetatadalah komponenrosin pengapurandan digunakan untuk membuat sabun metalik dan resin sintetis.
Kalsium masuk ke dalamDaftar Obat Esensial Organisasi Kesehatan Dunia.
Beberapa makanan kaya kalsium adalahproduk susu, sepertiyoghurtdankeju,sarden,salmon, produkkedelai,kubis keriting, dansereal sarapanyang difortifikasi.
Karena kekhawatiran akan efek samping merugikan jangka panjang, termasuk kalsifikasi arteri danbatu ginjal,Institut Kedokteran AS(IOM) danOtoritas Keamanan Makanan Eropa(EFSA) menetapkanBatas Atas Asupan yang Dapat Ditoleransi(UL) untuk kombinasi diet dan suplemen kalsium. Dari IOM, orang berusia 9–18 tahun tidak boleh melebihi asupan gabungan 3 g/hari; untuk usia 19–50, tidak melebihi 2,5 g/hari; untuk usia 51 tahun ke atas, tidak melebihi 2 g/hari.EFSA menetapkan UL untuk semua orang dewasa sebesar 2,5 g/hari, tetapi memutuskan bahwa informasi untuk anak-anak dan remaja tidak cukup untuk menentukan UL.
Susumerupakan minuman yang terkenal akan kandungan kalsium yang tinggi dan dapat membantu memperkuattulangdangigi, begitu pula dengan produk berbahan dasar susu. Satu cangkir susu, 200 gram yoghurt, atau 200 ml susu kedelai yang diperkaya kalsium mengandung sekitar 300 mg kalsium. Adapun susu khusus yang diperkaya kalsium dapat memberikan jumlah kalsium yang lebih besar dalam volume susu yang lebih kecil yakni mulai dari 280 mg hingga 400 mg per 200 ml susu.Namun, kebanyakan masyarakat ras Afrika Amerika, Hispanik/Latin, dan Asia cenderung menderitaintoleransi laktosadibandingkan dengan orang keturunan Eropa.Gangguan ini disebabkan ketidakmampuan tubuh untuk mencerna laktosa yang didapatkan dari susu maupun produk susu.Sehingga berbagai produk susu dipilih untuk memenuhi kebutuhan kalsium bagi penderita intoleransi laktosa.
Pada 250 gramyoghurt, mengandung kalsium sebanyak 260 mg. Jumlah tersebut sudah dapat memenuhi sekitar 25% kebutuhan kalsium harian orang dewasa. Begitu pula dengan keju yang memiliki kandungan kalsium yang tinggi, adapun yang paling tinggi kandungannya yakni keju parmesan. Dalam 30 gram keju parmesan, terdapat sekitar 330 mg kalsium yang memenuhi 33% asupan kalsium harian orang dewasa.
Biji-bijian merupakan sumber energi yang mengandung berbagai zat nutrisi kalsium yang tinggi, termasuk biji poppy,wijen,seledri, dan chia. Misalnya, 1 sendok makan (9 gram) biji poppy mengandung 127 mg kalsium atau 10% dari Nilai Harian, sementara biji wijen mengandung 7% kalsium yang direkomendasikan.
Ikansardendansalmonkalengan merupakan makanan dengan kadar kalsium yang tinggi karena tulangnya yang bisa dimakan. Satu kaleng sarden seberat 3,75 ons (92 gram) mengandung 27% dari kebutuhan kalsium, sementara salmon kaleng memiliki 19%
Bayamterkenal akan kandungan kalsium yang tinggi. Dalam 100 gram bayam mengandung 136 mg kalsium yakni 10% dari kebutuhan harian.Selain bayam, brokoli memiliki kandungan kalsium yang tinggi yakni 62 mg per cangkir.Pakcoyrebus juga merupakan salah satu sayuran hijau dengan kandungan kalsium 158 mg/cangkir.
Berbagai jenis kacang-kacangan memiliki kandungan kalsium yang tinggi, sepertihazelnut,pistacio, danwalnut. Hazelnut memiliki kandungan kalsium sebanyak 279 mg/cangkir, sementara pistacio sebanyak 132 mg/cangkir, dan walnut mengandung 115 mg/cangkir kalsium.
Kalsium merupakan mineral dalam tubuh dengan kebutuhan kandungan harian yang tidak terlalu banyak. MenurutKementerian Kesehatan Indonesia, kebutuhan kalsium orang dewasa dalam satu hari sebesar 1100 mg. Sementara, anak-anak memerlukan antara 1000–1200 mg kalsium per hari.
Kalsium merupakanunsur esensialyang dibutuhkan dalam jumlah banyak.Ion Cabertindak sebagaielektrolitdan sangat penting untuk kesehatan otot, peredaran darah, dan sistem pencernaan; sangat diperlukan untuk pembangunan tulang; dan mendukung sintesis dan fungsi sel darah. Misalnya, ia mengaturkontraksi otot, konduksi saraf, dan pembekuan darah. Akibatnya, kadar kalsium intra- dan ekstraseluler diatur secara ketat oleh tubuh. Kalsium dapat memainkan peran ini karena ion Camembentukkompleks koordinasiyang stabil dengan banyak senyawa organik, terutamaprotein; ia juga membentuk senyawa dengan berbagai kelarutan, memungkinkan pembentukankerangka.
Ion kalsium dapat dikomplekskan oleh protein melalui pengikatan residugugus karboksilasam glutamatatauasam aspartat; melalui interaksi dengan residuserina,tirosina, atautreoninaterfosforilasi; atau dengandikelatoleh residu asam amino terkarboksilasi-γ.Tripsin, sebuah enzim pencernaan, menggunakan metode pertama;osteokalsin, sebuah protein matriks tulang, menggunakan yang ketiga.
Beberapa protein matriks tulang lainnya sepertiosteopontindansialoprotein tulangmenggunakan yang pertama dan yang kedua. Aktivasi enzim langsung dengan mengikat kalsium adalah umum; beberapa enzim lain diaktifkan oleh asosiasi nonkovalen dengan enzim pengikat kalsium langsung. Kalsium juga mengikat lapisanfosfolipidmembran sel, penahan protein yang terkait dengan permukaan sel.
Sebagai contoh kelarutan senyawa kalsium yang luas,monokalsium fosfatsangat larut dalam air, 85% kalsium ekstraseluler adalah sebagaidikalsium fosfatdengan kelarutan 2,0mMdanhidroksiapatittulang dalam matriks organik adalahtrikalsium fosfatpada 100 μM.
Kalsium adalah konstituen umumsuplemen makananmultivitamin,tetapi komposisi kompleks kalsium dalam suplemen dapat mempengaruhi bioavailabilitasnya yang bervariasi menurut kelarutan garam yang terlibat:kalsium sitrat,malat, danlaktatsangat tersedia secara hayati, sedangkanoksalatlebih sedikit. Persiapan kalsium lainnya termasukkalsium karbonat,kalsium sitrat malat, dankalsium glukonat.Usus menyerap sekitar sepertiga kalsium yang dimakan sebagaiion bebas, dan kadar kalsium plasma kemudian diatur olehginjal.
Hormon paratiroiddanvitamin Dmendorong pembentukan tulang dengan memungkinkan dan meningkatkan pengendapan ion kalsium di sana, memungkinkan pergantian tulang yang cepat tanpa mempengaruhi massa tulang atau kandungan mineral.Ketika kadar kalsium plasma turun, reseptor permukaan sel diaktifkan dan sekresi hormon paratiroid terjadi; ia kemudian melanjutkan untuk merangsang masuknya kalsium ke dalam kumpulan plasma dengan mengambilnya dari sel-sel ginjal, usus, dan tulang yang ditargetkan, dengan aksi hormon paratiroid pembentuk tulang diantagonis olehkalsitonin, yang sekresinya meningkat dengan meningkatnya kadar kalsium plasma.
Kelebihan asupan kalsium dapat menyebabkanhiperkalsemia. Namun, karena kalsium diserap agak tidak efisien oleh usus, kalsium serum yang tinggi lebih mungkin disebabkan oleh sekresi hormon paratiroid (PTH) yang berlebihan atau mungkin karena asupan vitamin D yang berlebihan, yang keduanya memfasilitasi penyerapan kalsium. Semua kondisi ini menyebabkan kelebihan garam kalsium yang disimpan di jantung, pembuluh darah, atau ginjal. Gejalanya meliputi anoreksia, mual, muntah, kehilangan ingatan, kebingungan, pelemahan otot, buang air kecil meningkat, dehidrasi, dan penyakit tulang metabolik.
Hiperkalsemia kronis biasanya menyebabkankalsifikasijaringan lunak dan konsekuensi seriusnya: misalnya, kalsifikasi dapat menyebabkan hilangnya elastisitas dindingpembuluh darahdan gangguan aliran darah laminar—dan kemudian menyebabkanruptur plakdantrombosis. Sebaliknya, asupan kalsium atau vitamin D yang tidak memadai dapat menyebabkanhipokalsemia, sering juga disebabkan oleh sekresi hormon paratiroid yang tidak memadai atau reseptor PTH yang rusak dalam sel. Gejalanya meliputi rangsangan neuromuskuler, yang berpotensi menyebabkantetanidan gangguan konduktivitas pada jaringan jantung.
Karena kalsium diperlukan untuk perkembangan tulang, banyak penyakit tulang dapat ditelusuri ke matriks organik atauhidroksiapatitdalam struktur molekul atau organisasi tulang.Osteoporosisadalah berkurangnya kandungan mineral tulang per satuan volume, dan dapat diobati dengan suplementasi kalsium, vitamin D, danbisfosfonat.Jumlah kalsium, vitamin D, atau fosfat yang tidak memadai dapat menyebabkan pelunakan tulang, yang disebutosteomalasia.
Senyawa kalsium karbonat akan mengikat partikel tanah dan mengubah sifat tanah, sehingga pori-pori tanah menjadi penuh yang dapat meningkatkan kekuatan dan kekakuan tanah. Kalsium menjadi bahan utama yang digunakan dalam teknik biosementasi. Kandungan kalsium dalam tanah juga berfungsi untuk mengoreksi sifat keasaman (pH) tanah, menetralisir kejenuhan zat-zat yang bersifat racun bagi tanah, meningkatkan efektivitas dan efisiensi penyerapan zat-zat hara, menjaga tingkat ketersediaan unsur hara mikro, memperbaiki porositas, struktur, sertaaerasitanah yang bermanfaat bagi mikrobiologi dan kimiawi tanah, sehingga tanah menjadi gembur, dan sirkulasi udara dalam tanah menjadi lancar.
Kalsium dalam tanaman berperan dalam proses pertumbuhan, pembelahan, dan perpanjangansel. Komponen ini dapat membantu menguatkan, mengatur daya tembus, dan serta merawat dinding sel. Selain itu, kalsium juga memiliki peran penting pada titik tumbuh akar. Apabila terjadi defisiensi Ca atau kekurangan kalsium, maka akan mengganggu proses pembentukan dan pertumbuhan akar sehingga berperngaruh terhadap terhambatnya penyerapan zat hara. Adapun berbagai gejala dapat timbul apabila terjadi defisit unsur kalsium, antara lain, melemahnya titik tumbuh dan terjadi perubahan bentuk daun menjadi keriting, mengecil, hingga rontok. Kalsium juga dapat menyebabkan tanaman tumbuh tinggi tetapi tidak kokoh hingga terhambatnya pembentukan bunga. Namun, kelebihan kalsium tidak berdampak banyak hanya mempengaruhi pH tanah.
Peran utama kalsium dalam tubuh adalah untuk memberikan struktur dan kekuatan pada kerangka. Dalam struktur eksoskeleton awal dan pada cangkang, sifat kaku struktural umumnya karena adanya kalsium karbonat. Pada vertebrata seperti reptil, ikan, mamalia, dan manusia, struktur kerangka terutama disusun oleh kalsium fosfat yang disebut kristal hidroksiapatit. Jenis kalsium fosfat ini ditemukan pula dalam kolagen. Ion kalsium pada permukaan tulang berikatan dengan ion dalam cairan tubuh, sehingga memungkinkan pertukaran ion yang penting dalam menjaga keseimbangan kalsium dalam darah dan tulang.
Kalsium adalahmineralyang amat penting bagimanusia, antara lain bagimetabolismetubuh, penghubung antarsaraf, kerjajantung, dan pergerakanotot. Kalsium juga merupakan struktur yang banyak ditemui pada tulang, disebut juga sebagai bank kalsium. Hal ini berarti, apabila kalsium dalam darah menurun, maka tubuh akan mengambil cadangan dari tulang dengan bantuan beberapa hormon.
Kalsium juga membantu mengatur kontraksi otot. Ketika saraf merangsang otot, tubuh akan melepaskan kalsium. Kalsium ini dapat membantu protein dalam otot melakukan kerja kontraksi. Sementara saat tubuh memompa kalsium keluar dari otot, otot akan kembali rileks.
Selain itu, kalsium pun memainkan peran kunci dalam pembekuan darah. Proses pembekuan darah merupakan bagian yang kompleks dan memiliki berbagai langkah. Salah satu bagian prosesnya yakni melibatkan berbagai bahan kimia, termasuk kalsium.
Berikut beberapa manfaat kalsium bagi manusia:
Setelahumur20 tahun, tubuh manusia akan mulai mengalami kekurangan kalsium sebanyak 1% per tahun. Dan setelah umur 50 tahun, jumlah kandungan kalsium dalam tubuh akan menyusut sebanyak 30%. Kehilangan akan mencapai 50% ketika mencapai umur 70 tahun dan seterusnya mengalami masalah kekurangan kalsium.
Gejala awal kekurangan kalsium adalah seperti lesu, banyakkeringat, gelisah,sesak napas, menurunnyadaya tahan tubuh, kurangnafsu makan,sembelit, berak-berak,insomnia, kram, dan sebagainya. Sementara kekurangan kalsium jangka panjang dapat menyebabkan detak jantung tidak teratur, osteopenia, osteoporosis, hipokalsemia, hingga peningkatan risiko patah tulang.
Karena kalsium bereaksi secara eksotermik dengan air dan asam, logam kalsium yang bersentuhan dengan kelembapan tubuh menyebabkan iritasi korosif yang parah.Saat tertelan, logam kalsium memiliki efek yang sama pada mulut, kerongkongan, dan lambung, dan dapat berakibat fatal.Namun, paparan jangka panjang tidak diketahui memiliki efek samping yang berbeda.