Kalsium

Ominaisuudet

Kalsium on hopeanvalkoinen, kiteinen metalli. Se on hieman lyijyä kovempi, kevyt, ja helposti leikattavissa ja venytettävissä. Kalsium peittyy ilmassa heti harmahtavalla oksidikerroksella, joka estää hapettumisen leviämistä syvemmälle, vaikka kalsium kylmänä ja kuivana reagoikin heikosti. Se reagoi veden kanssa muodostaen kalsiumhydroksidia Ca(OH)₂ ja yhtyy kuumana nopeasti happeen palaen keltapunaisella liekillä. Se yhtyy helposti myös vetyyn, halogeeneihin ja typpeen. Altistuessaan ilman typelle sen pinnalle muodostuu valkoinen nitridikerros.
Luonnossa kalsiumia on vain yhdisteinä, ei vapaana alkuaineena. Sitä esiintyy muun muassa kalkkikivessä ja marmorissa, jotka ovat suurelta osin kalsiumkarbonaattia CaCO₃. Kalkkikiveä polttamalla karbonaatti muuttuu kalsiumoksidiksi CaO, jota on käytetty yleisesti laastin raaka-aineena jo antiikin ajoista lähtien. Nykyään kalkkikiveä käytetään tähän tapaan sementin raaka-aineena.
Kalsium on myös kasviravinne. Kasvit ottavat kalsiumin maasta ioneina, joita on yleensä riittävästi saatavilla. Kasvi tarvitsee kalsiumia soluseinän rakentamiseen ja tumasukkulan muodostamiseen. Kalsium myös aktivoi joitain entsyymejä ja toimii toisiolähettinä. Kalsiumin puute aiheuttaa kasvun hiipumista ja nuorten solukkojen kuolemista.
Ihmisen elimistö tarvitsee kalsiumia luuston rakennusaineena, lihastoiminnassa ja veren hyytymisprosessissa.
Vapaaksi alkuaineeksi kalsiumia eristetään elektrolyysillä kalsiumkloridista CaCl₂.

Käyttö

Kalsiumia käytetään muun muassa uraanin, zirkoniumin ja toriumin erottamiseen kuten myös hapen, rikin ja hiilen poistamiseen rauta- ja epämetalliseoksissa. Sitä käytetään myös lejeerinkien valmistuksessa.
Eniten käytettyjä kalsiumyhdisteitä lienee maatalouskalkkina käytettävä kalsiumkarbonaatti, joka on kalkkikiveä, kalsiumkloridia CaCl₂ taasen käytetään kesäisin pölyn sidontaan teillä ja kidevedettömänä kaasujen ja orgaanisten nesteiden kuivaajana. Kalsiumhypokloriittia Ca(ClO)₂ käytetään puhdistus- ja desinfiointiaineena. Kalsiumoksidi eli poltettu kalkki on käytössä kuivausaineena, ja kalsiumhydroksidi eli sammutettu kalkki laastin valmistuksessa. Kalsiumkarbidi (CaC₂) synnyttää asetyleenia veden kanssa reagoidessaan. Kalsiumsulfaattia CaSO₄ esiintyy kidevedellisenä sekä kidevedettömänä anhydridinä ja se tunnetaan paremmin nimellä kipsi.
Kalsium estää valujen kuplaisuutta ja metallisena sitä käytetään pelkistimenä ja hapen sitomiseen valmistettaessa erikoisteräksiä ja muita metalliseoksia. Kalsiumia käytetään myös argonin erottamiseen typestä ja metalliseosten kovettamiseen. Kalsium suojaa toisia aineita korroosiolta metalliseoksissa. Metallisen, puhtaan kalsiumin merkitys on pieni. Fosforilannoitteiden valmistuksessa käytetään kalsiumyhdisteitä sisältäviä mineraaleja apatiitti ja fosforiitti. Laboratoriotyöskentelyssä käytetään kalsiumia kuivausaineena. Kalsiumia käytetään myös rikin poistoon maaöljystä ja muiden metallien kanssa parantamaan niiden lujuusominaisuuksia. Maan kalkitus parantaa kasvien ravintoaineiden kuten typen ottoa maasta.

Ravitsemuksessa

Kalsium on keskeinen aine terveellisessä ruokavaliossa, erityisesti lapsilla, raskaana olevilla ja ikääntyvillä. Ihmisessä on keskimäärin 1 000 – 1 200 grammaa kalsiumia, josta yli 99 % on luustossa. Luuston kalsiumista on kuitenkin vain noin yksi prosentti ionimuodossa ja siten käytettävissä plasman kalsiumtason ylläpitoon.
Kalsium säätelee mm. hermo-lihasärtyvyyttä, veren hyytymistä, solukalvoissa tapahtuvia kuljetuksia, hormoni- ja välittäjäaineiden vapautumista sekä monia entsyymireaktioita. Sen puute voi vaikuttaa luun ja hampaiden kasvuun. Kalsiumin liikasaanti voi johtaa munuaiskiviin. Kalsium haittaa raudan ja esimerkiksi tyroksiinin imeytymistä elimistöön.
Kalsiumaineenvaihdunnan häiriöt ilmenevät hyper- tai hypokalsemiana, hyperkalsiuriana tai luuston aineenvaihduntahäiriöinä (osteoporoosi, osteomalasia, riisitauti, renaalinen osteodystrofia, Pagetin tauti).
Kalsiumin imeytyminen edellyttää D-vitamiinin sekä magnesiumin saantia.
Hyviä kalsiuminlähteitä ovat esimerkiksi maitotuotteet, seesaminsiemenet, mantelit, nokkonen, viikuna, tofu, soijajauho ja hasselpähkinät. Lisäksi on saatavilla erilaisia tuotteita, johon on lisätty erikseen kalsiumia, esimerkiksi erilaisia kasvimaitoja sekä mehuja.

Kalsiumin tarve ja saanti

Päivittäinen kalsiumin saantisuositus vaihtelee eri maissa.
Valtion ravitsemusneuvottelukunnan suositusten mukaan kalsiumia tulisi saada 100 mg/vrk ravinnosta energiana saatua megajoulea kohti eli aikuisille noin 800 mg/vrk. Eräillä erityisryhmillä saantisuositukset ovat suurempia, koska kalsium on välttämätöntä luustolle: raskaana oleville ja imettäville naisille sekä kasvaville nuorille 900 mg/vrk. Lapsilla suositus vaihtelee iän mukaan.
Suurimmaksi hyväksyttäväksi päiväsaanniksi on määritelty aikuiselle 2 500 mg/vrk. Suomalaiset saavat kalsiumia keskimäärin: naiset 1 007 mg/vrk ja miehet 1 202 mg/vrk eli suosituksiin verrattuna riittävän runsaasti. Noin prosentilla suomalaisista kalsiumin saanti on suurempaa kuin suurin hyväksyttävä päiväsaanti. Suomalaisten kalsiumista 60 prosenttia tulee maitovalmisteista ja niitä sisältävistä ruoista. Harvardin Yliopiston sivuilla suositellaan tämän hetken tutkimustiedon pohjalta, että yksi lasi maitoa päivässä (n. 1.75 litraa viikossa) riittänee luuston kannalta. Suuremmat määrät on yhdistetty kohonneisiin syöpäriskeihin, joten kolmea lasia päivässä (n. 5,25 litraa viikossa) ei suositella. Kalsiumin rooli ja sen ihannekulutus eivät ole nykytutkimuksen valossa aivan selviä.
Vuonna 2016 tehdyssä tutkimuksessa todettiin ettei kalsiumin liikasaanti nosta verisuonitautien riskiä merkittävästi.
Ruotsalaisessa 19-vuotisessa tutkimuksessa eläkeikäisten naisten optimikalsiumannokseksi saatiin 600 – 1 000 mg/vrk; yli kaksinkertainen kuolleisuus todettiin henkilöillä, joiden kalsiumin saanti ylitti 1 400 mg/vrk. Toisaalta myös niiden naisten kuolleisuus oli korkeampaa, jotka saivat kalsiumia alle 600 mg/vrk. Liika kalsiumi lisäsi erityisesti sydän- ja verisuonitautikuolleisuutta.
British Medical Journalissa julkaistut kaksi laajaa meta-analyysitutkimusta toteavat että luunmurtumia sattuu yhtä paljon riippumatta siitä saako ravinnostaan kalsiumia paljon vai vähänlaisesti. Sama havainto tehtiin analyysissa, jossa murtumien sijasta tarkasteltiin kalsiumin saannin vaikutuksia luuntiheyteen. Kalsiumlisät eivät näytä tehokkailta murtumien ehkäisyssä. Osassa tutkimuksia murtumat vähentyvät hieman, mutta yhteys on parhaimmillaankin heikko eikä vaikutuksia näy suurissa ja laadukkaissa tutkimuksissa. Vaikutuksia ei näy myöskään tutkimuksissa, joissa potilaat saavat kalsiumin lisäksi D-vitamiinia.
Lehmänmaidossa sekä kalsiumrikastetuissa kasvimaidoissa ja mehuissa on kalsiumia yleensä 120 mg/100 g. Kolme lasillista tällaista juomaa vastaa aikuisen ihmisen päivittäistä saantisuositusta.