Kalsiyum

Kalsiyum, toprak alkalileri grubundan metalik bir element. Sembolü "Ca"dır. İsmi Latincede kireç anlamına gelen calx sözcüğünden gelmektedir. İlk defa 1808'de Humphry Davy tarafından kalsiyum hidroksitten elektroliz yoluyla elde edilmiştir.
Özellikler
Metalik kalsiyum gümüş gibi parlaktır. Özgül ağırlığı 1,55 g/cm3tür. 851 Cde erir. 1439 Cde kaynar. Vücudumuzda makro yapıda bulunur.
Elektriği iyi iletir. Gevrek (kırılgan) olmasına rağmen yumuşaktır. Sertliği sodyum ile alüminyum arasındadır. Haddelenebilir ve dövülebilir. Çekme mukavemeti 438 kg/cm2dir. Oksidasyon değeri 2+dır. Atom numarası 20, atom ağırlığı 40,078dir. Yeryüzünde altı bağımlı izotopu bulunmaktadır: Ca40, Ca42, Ca44, Ca46 ve Ca48. Dünya üzerindeki kalsiyum elementinin % 97si Ca40 izotopudur. Yapay olarak pek çok radyoaktif izotopları elde edilmektedir. Bunlardan birisi Ca45 olup, kemikte kalsiyum kalıntısı üzerinde yapılan araştırmalarda, su tasfiye işlemlerinde, deterjan aktivitesi için ve yüzey ıslanması hadiseleri üzerindeki çalışmalarda kullanılmaktadır.
Bulunuşu
Kalsiyum yeryüzünde en bol bulunan beşinci elementtir. Volkanik kayaların % 3-63ünü teşkil eder. Kimyevi reaktivitesi yüksek olduğundan serbest halde bulunmaz. Yer kabuğunda genellikle karbonat, sülfat, silikat ve fosfat bileşikleri şeklinde bulunur. En çok rastlanan mineralleri kireçtaşı, mermer, kalsit (CaCO3), dolamit (MgCO3 CaCO3), fluorit, fluspat (CaF2) apatit Ca3(PO4)2 Ca(FCl)2, gips (CaSO4.2H2O) ve fosfrittir Ca3(PO4)2. Ayrıca deniz suyunda çözünmüş olarak ve kemiklerde kalsiyum fosfat, kabuklu hayvanların kabuklarında ise kalsiyum karbonat halinde bulunmaktadır.
Üretimi
Bugün metalik kalsiyum yalnız eritilmiş kalsiyum klorürün elektrolizi ile elde edilmektedir. Elektrolit kabı olarak porselen veya demir kaplar kullanılmaz. Çünkü yüksek sıcaklıkta yapılan bu işlemde erimiş kalsiyum klorür, bu tür kaplara tesir eder. Bu sebeple grafitten yapılmış kaplar kullanılmaktadır.
Bundan başka kimyevi yollarla da kalsiyum elde edilebilir. Bunlardan biri eritilmiş kalsiyum iyodürü sodyum ile muamele etmektir:
CaI2 + 2Na - Ca+ 2NaI
denklemine göre ayrılan kalsiyum, sodyumun fazlasıyla sıcakta alaşım yapar, soğukta kristallerden saf alkol ile sodyum uzaklaştırılarak kalsiyum elde edilir.
Kalsiyum, pek çok metallerin alaşımlarının elde edilmesinde kullanılır. Kalsiyum-silikon alaşımları çelikte kristallerin tanecik büyüklüğünü kontrol eder. Alüminyumlu alaşımlarda ise kalsiyum, metallerin mekanik ve elektrik özelliklerini iyileştirir. Kalsiyum-lityum alaşımları, çelik, bakır ve nikel alaşımlarında deoksidan olarak kullanılır. Kalsiyum-germanyum alaşımları da, saflaştırıcı olarak kullanılır % 98 kurşun, % 2 kalsiyumdan meydana gelen alaşım mekanik yatak metallerinin hazırlanmasında kullanılır.
Kalsiyum kolayca elektron kaybettiğinden dolayı, çok iyi bir indirgeyicidir. Bu amaç için kullanılan metalik sodyumdan pahalı olmasına rağmen, zirkonyum, hafniyum, vanadyum, tungsten, toryum, uranyum, yitryum, skandiyum, sezyum ve nadir toprak metalleri gibi az bulunan metallerin elde edilmesinde yaygın olarak kullanılır. Bu metaller, oksitleri veya florürlerinin indirgenmesi sonucu elde edilir. Suya olan aşırı hassaslığından dolayı, kalsiyum aynı zamanda alkol gibi organik çözücüleri kurutmak için de kullanılır. Deniz altında ses veren aletlerde kullanılması, su ile olan reaksiyonunda hidrojen gazı açığa çıkarmasına dayanır.
Önemli bir kalsiyum bileşiği olan kalsiyum asetat ve asetik asit imalatında, tekstil kurutmasında ve baskısında; kalsiyum bromür, fotoğrafçılıkta, su alıcı madde olarak yiyecek ve ahşabın korunmasında; kalsiyum siyanamit, suni gübrede istenmeyen otlara karşı ve demir-çeliğin sertleştirilmesinde; kalsiyum sikhamat, alkolsüz içkilerde, düşük kalorili ve diyabetik yiyeceklerde suni tat verici olarak; kalsiyum hipoklorit, bakterilere, mantarlara karşı; kalsiyum tungstat ışık veren boyalarda ve floresan lambalarda kullanılır. Bu bileşiğin sentetik kristalleri laser ve maserler için bir başlangıç maddesidir.
Biyolojik önemi
Yaşayan canlıların fizyolojik kimyasında kalsiyum önemli rol oynar. İnsan vücudundaki kalsiyumun % 99u kemiklerde ve dişte bulunur. Kan kalsiyum düzeyi sağlıklı bir insanda 8,5-10,2 mg/dL düzeyindedir. 8,5 mg/dL altındaki değerler Hipokalsemi, 10,2 mg/dL üzerindeki değerlerde ise hiperkalsemi olarak adlandırılır. Kalsiyumun büyük bir kısımı kanda Albumine bağlanarak taşınır. Vücutta birçok fizyolojik fonksiyonu olan kalsiyumun yeterli miktarlarda alınmaması, bağırsaklardan emiliminde bozukluklar, yetersiz güneş ışığına maruz kalmak kalsiyum eksikliğine sebep olur. Çocuklardaki klinik tablo Raşitizm, yetişkinlerde ise Osteomalazi olarak isimlendirilir. Kalsiyumun dokularda kullanılabilmesi için C ve D vitaminlerinin de yeterince bulunması lazımdır. Hatta kandaki fosfor ve kalsiyumun birbirine oranları da uygun olmalıdır. Peynir kalsiyumca, ceviz fosforca zengin bir yiyecektir.
Kalsiyumun, kasların gerginliği ve kalbin çalışmasında, gebelik ve doğumdan sonra süt yapımında büyük rolü vardır. Kemik gelişimi ve yapısı üzerindeki etkileri nedeniyle özellikle bebeklerde ve çocuklarda yeterince kalsiyum alınmasına özen gösterilmelidir. Kalsiyum, süt ve süt ürünlerinde, yeşil sebzelerde bol miktarda bulunur. Ayrıca, badem, fındık gibi kuru yemişler de kalsiyum içerir. Keçiboynuzundaki kalsiyum oranı, inek sütündekinden üç kat daha yüksektir.
Çok Fazla alınması durumunda ise kas güçsüzlüğü, kireçlenme gibi belirtiler görülebilir.
Bitkilerdeki önemi
Yaşlı yapraklardan genç yapraklara hareket etmediği için eksiklik belirtileri ilk olarak genç yapraklarda veya dokularda görülür. Bitkinin kök gelişimi zayıflar. Genç yapraklarda kenar ölümleri, kıvrılma ve kırışma olur. Meyveler yumuşar ve raf ömürleri kısalır. Şeker pancarında uç yanıklığı oluşur. Domateste çiçek burnu çürüklüğü, karpuz ve biberde de benzer belirtiler görülür. Elma ve armutta mantarsı leke, acı çürük ve acı beneğe rastlanır. Birçok meyve ve sebzelerde dış ve iç zararlar görülür. Meyvelerin pazar değeri düşer ve ucuz olur.