كالسيوم: الفرق بين النسختين

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
[نسخة منشورة][نسخة منشورة]
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
سطر 45: سطر 45:


== الدور الحيوي ==
== الدور الحيوي ==
{| class="wikitable" style="float:left;"
'''عامل 4''' {{إنج|FACTOR IV}}. تلعب ايونات الكالسيوم Ca2+ أدواراً متعددة وخطرة داخل الخلية وخارجها ويُعد Ca2+ منظماً مهماً للعديد من الوظائف الخلوية من ضمنها عملية انقباض العضلات المتنوعة والمتعددة الاشكال وعملية افراز الهرمونات والعملية الايضية للكلايكوجين.يعد ايون الكالسيوم اساسي في عملية التخثر وضروري في عملية تكوين ال[[بروثرومبين]] المنشط اللازم لتحويل ال[[بروثرومبين]] إلى [[ثرومبين]] وتكوين خثرة [[فابرين]] غير ذائبة. إن عملية إزالة ايونات الكالسيوم بواسطة اكزالات البوتاسيوم أو ستريت الصوديوم أو EDTA تؤدي لمنع عملية التخثر.
|+ توصيات الكالسيوم اليومية حسب العمر (من معهد الولايات المتحدة للطب)<ref>{{cite book | title = Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D, Chapter 5 Dietary Reference Intakes pages 345-402 | publisher = National Academies Press | location = Washington, D.C | year = 2011 | isbn = 978-0-309-16394-1 | url = https://www.nap.edu/read/13050/chapter/7| doi = 10.17226/13050 | pmid = 21796828 | author1 = Institute of Medicine (US) Committee to Review Dietary Reference Intakes for Vitamin D Calcium | last2 = Ross | first2 = A. C. | last3 = Taylor | first3 = C. L. | last4 = Yaktine | first4 = A. L. | last5 = Del Valle | first5 = H. B. }}</ref>
يعرف أيضا باسم: الكالسيوم (2 +)، الكالسيوم الموجب، CA2 +، Ca + +، 14127-61-8، 17787-72-3، العقب، الكالسيوم، نظائر الشامل 45 (45Ca2 +) (8CI، 9CI).<ref>[http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?cid=271 NCBI - WWW Error Blocked Diagnostic<!-- عنوان مولد بالبوت -->] {{Webarchive|url=http://web.archive.org/web/20130703154354/http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/summary/summary.cgi?cid=271 |date=03 يوليو 2013}}</ref>
|-
! العمر
! كالسيوم (ملغ/يوم)
|-
| 1–3 سنوات
| 700
|-
| 4–8 سنوات
| 1000
|-
| 9–18 سنة
| 1300
|-
| 19–50 سنة
| 1000
|-
| >51 سنة
| 1000
|-
| الحمل
| 1000
|-
| الإرضاع
| 1000
|}
=== الوظيفة ===
الكالسيوم [[عنصر غذائي|عنصر أساسي]] يحتاج إليه الجسد بكميات كبيرة. يعمل الأيون {{ي|Ca<sup>2+</sup>}} ك[[كهرل]] وهو أساسي لصحة الأنظمة [[جهاز عضلي|العضلية]]، [[جهاز الدوران|الدورانية]] و[[جهاز هضمي|الهضمية]]، ولا غنى عنه في تكوين العظام ويدعم تخليق ووظيفة [[خلية دم|الخلايا الدموية]]. على سبيل المثال، ينظم الكالسيوم [[انقباض عضلي|انقباض العضلات]]، [[جهد الفعل|النقل العصبي]] و[[تجلط الدم]]. ونتيجة لذلك تُنظَّم مستويات الكالسيوم داخل وخارج الخلية بإحكام بواسطة الجسد. يمكن للكالسيوم لعب هذه الأدوار لأن أيونة {{ي|Ca<sup>2+</sup>}} تشكل [[معقد تناسقي|معقدات تناسقية]] مستقرة مع العديد من المركبات العضوية وبشكل خاص ال[[بروتين]]ات، كما تشكل مركبات مع مجموعة متنوعة من المركبات القابلة للذوبان وهذا يسمح بتكوين [[هيكل (أحياء)|الهيكل العظمي]].<ref name=Ullmann489>Hluchan and Pomerantz, pp. 489–94</ref>


=== الارتباط ===
الكالسيوم هو [[عوامل التخثر|عامل التخثر]] 4. وهو يساعد على إكمال طريق إرسال الإشارة في [[الصفيحات الدموية]] ويتم استخراجه من الـEndoplasmic Reticulum عن طريق استقبال [[IP<sub>3</sub>]] من قبل [[مستقبل IP<sub>3</sub>]] على غشاء الـ Endoplasmic Reticulum.
يمكن أن تشكل أيونات الكالسيوم معقدات مع البروتين عبر الارتباط [[حمض كربوكسيلي|بمجموعات الكربوكسيل]] الخاصة بوحدات [[حمض الجلوتاميك]] و[[حمض الأسبارتيك]]، أو عبر التآثر مع وحدات ال[[سيرين]]، ال[[تيروسين]] أو ال[[ثريونين]] [[فسفرة|المفسفرة]]، أو عبر [[استخلاب|التمخلب]] بواسطة وحدات الأحماض الأمينية [[إضافة كربوكسيل|المكرسلة]]-γ. يستخدم [[تربسن|التريبسين]] -وهوإنزيم هضمي- الطريقة الأولى، يستخدم ال[[أوستيوكالسين]] - وهو بروتين في مطرس العظام- الطريقة الثالثة. بعض بروتينات مطرس العظام الأخرى مثل [[أوستيوبونتين]] و[[سيالوبروتين العظم]] تستخدم كلا الطريقتين الأولى والثانية. التنشيط المباشر للإنزيمات عبر الارتباط بالكالسيوم أمر شائع وبعض الإنزيمات الأخرى تُنشَّط بواسطة ترابط غير تساهمي مع إنزيمات مرتبطة مباشرة بالكالسيوم. يرتبط الكالسيوم كذلك [[غشاء خلوي|بغشاء الخلية]] [[دهن فسفوري|الفوسفولبيدي]]، مثبتا البروتينات المرتبطة بسطح الخلية.<ref name=Ullmann489/>


=== الذوبانية ===
=== وجوده في الطبيعة غذائياً ===
[[ملف:Calcium intake world map.svg|300px|تصغير|يسار|التناول العالمي للكالسيوم لدى البالغين (ملغ/يوم)<ref>{{cite journal | vauthors = Balk EM, Adam GP, Langberg VN, Earley A, Clark P, Ebeling PR, Mithal A, Rizzoli R, Zerbini CA, Pierroz DD, Dawson-Hughes B | title = Global dietary calcium intake among adults: a systematic review | journal = Osteoporosis International | volume = 28 | issue = 12 | pages = 3315–3324 | date = December 2017 | pmid = 29026938 | pmc = 5684325 | doi = 10.1007/s00198-017-4230-x }}</ref>
عنصر الكالسيوم هو أحد المعادن الضرورية للجسم، وتتراوح كمية الكالسيوم في جسم الإنسان ما بين 1 – 1.5 كغم حيث يتركز 98% من هذه الكمية في العظام والأسنان، كما يوجد الكالسيوم أيضآ في الدم، فيبلغ نسبته في بلازما الدم 9 – 11 ملغم/لتر. يعمل على [[توصيل الإشارة|توصيل الإشارات]] الحيوية عبر جدران الخلايا وتشغيل العضلات، وعلى تحفيز انتقال الإشارات (الكهربية) بين الخلايا العصبية فيما بينها، وبين الخلايا العصبية والعضلات.
{{Refbegin|2}}
{{legend|#f51d1e|<400}}{{legend|#aa2b2c|400–500}}{{legend|#fa7929|500–600}}{{legend|#a46e2c|600–700}}{{legend|#fee940|700–800}}{{legend|#829d29|800–900}}{{legend|#84fc5a|900–1000}}{{legend|#2d621d|>1000}}
{{Refend}}]]
كمثال على المجال الواسع لذوبانية مركبات الكالسيوم: [[فوسفات أحادي الكالسيوم]] عالي الذوبانية في الماء، 85% من الكالسيوم خارج الخلوي يكون على شكل [[فوسفات ثنائي الكالسيوم]] مع ذوبانية تقدر بـ 2.0 [[تركيز مولي|ميلي مول]]، و[[هيدروكسيل أباتيت]] العظام في المطرس العضوي هو [[فوسفات ثلاثي الكالسيوم]] تقدر ذوبانيته بـ 100 [[تركيز مولي|ميكرو مول]].<ref name=Ullmann489/>
=== التنظيم الهرموني لتكوين العظام ===
يعزز [[هرمون جار درقي|الهرمون الدرقي]] و[[فيتامين دي]] تكوين العظام عبر السماح بتحسين ترسيب أيونات الكالسيوم فيها، ما يسمح بتخليقٍ سريعٍ للعظام من دون التأثير على كتلة العظم ومحتوى الملح. حين تنخفض مستويات الكالسيوم في البلازما، تُنشَّط مستقبلات سطح الخلية ويحدث إفراز الهرمون الدرقي الذي يعمل على تحفيز دخول الكالسيوم إلى [[بلازما الدم]] عبر أخذها من خلايا الكلية، الأمعاء، العظام المستهدفة. عمل الهرمون الدرقي في تحفيز تكوين العظام يعاكسه عمل ال[[كالسيتونين]] الذي يزيد إفرازه عند تزايد مستويات الكالسيوم في البلازما.<ref name=Ullmann489/>


=== مستويات غير طبيعية بالبلازما ===
يحتاج الشخص البالغ نحو 1 [[غرام (وحدة قياس)|غرام]] منه في اليوم، (الأطفال يحتاجون ما بين 220 - 500 مليغرام/اليوم). ويكثر وجوده في أطعمة مثل: الجبن واللبن والزبادي و[[الخضروات]] (الخضراء) والسمسم والمياه المعدنية. وكذلك يوجد على هيئة اقراص قابلة للاذابة في الماء.
التناول الفائض للكالسيوم قد يسبب [[فرط كالسيوم الدم]]. لكن لكون امتصاص الأمعاء له غير فعال، على الأرجح يمكن أن يحدث ارتفاع الكالسيوم في البلازما بسبب الإفراز المفرط [[هرمون جار درقي|للهرمون الدرقي]] أو ربما بالتناول المفرط لفيتامين دي، وكلاهما يُسهِّل عملية امتصاص الكالسيوم. يمكن أن يحدث كذلك بسبب تخرب العظام الذي يحدث عند [[انبثاث]] الأورام داخل العظام. جميع هذه الظروف ينتج عنها ترسيب أملاح الكالسيوم الفائضة في القلب، الأوعية الدموية أو الكلى. تشمل أعراض فرط كالسيوم الدم [[فقدان الشهية]]، [[غثيان]]، [[تقيؤ]]، [[فقدان الذاكرة]]، [[ارتباك|الارتباك]]، [[وهن عضلي|ضعف العضلات]]، [[بوال (تعدد البيلات)|زيادة التبول]]، [[تجفاف]]، و[[أمراض العظام الأيضية]]. يقود [[فرط كالسيوم الدم]] المزمن عادة إلى [[تكلس]] [[النسيج اللين]] وهو مرض خطير: على سبيل المثال، يمكن أن يسبب التكلس فقدان مرونة الجدران الوعائية واضطرابا في تدفق الدم الصفيحي ومنه إلى تمزق الصفائح الدموية وحدوث ال[[خثار]].بشكل معاكس، تناول الكالسيوم أو فيتامين دي غير الكافي قد ينتج عنه [[نقص كالسيوم الدم]] الذي يسببه عادة الافراز غير الكافي للهرمون الدرقي أو المستقبلات الخلوية الخاصة به. تشمل الأعراض استثارة الأعصاب العضلية والتي يُحتمل أن تسبب ال[[تكزز]] واضطرابا في الموصلية داخل النسيج القلبي.<ref name=Ullmann489/>


=== وظائف الكالسيوم ===
=== مرض العظام ===
للكالسيوم دور كبير في تخليق العظام، العديد من أمراض العظام يمكن أن ترجع إلى مشاكل في مطرسها العضوي أو [[هيدروكسيل أباتيت]] في البنية أو التنظيم الجزيئي للمطرس. على سبيل المثال: [[هشاشة العظام]] هي انخفاض في محتوى ملح الكالسيوم في العظم لكل وحدة حجم، ويمكن أن تُعالج بواسطة [[مكملات الكالسيوم]]، فيتامين دي و[[بيسفوسفونات]]. مكملات الكالسيوم يمكن أن تنفع [[شحوم الدم|لبيدات البلازما]] لدى النساء اللاتي تجاوزن [[سن اليأس]] وكذلك الرجال كبار السن، بعد سن اليأس يظهر أن تناول النساء لمكملات الكالسيوم له علاقة مترابطة [[مرض قلبي وعائي|بالأمراض الوعائية القلبية]]. تناول كميات غير كافية من الكالسيوم والفيتامين دي وربما الفوسفات يمكن أن تقود إلى [[تلين العظام]].<ref name=Ullmann489/>
- يعد عنصرآ أساسيآ لبناء العظام والأسنان بتكوين [[فوسفات الكالسيوم]]
== التغذية ==
- ضروري في تنظيم ضربات القلب وكذلك انقباض وانبساط عضلات الجسم (يساعد في تجنب تشنج العضلات)
- تنظيم انتقال النبضات العصبية في الجهاز العصبي المركزي
- يساعد في عدم تكوين جلطة الدم
- يساعد في امتصاص الحديد
- يمتص في الأمعاء الدقيقة بمساعدة فيتامين "د" وسكر اللاكتوز (يدخل الكالسيوم في عملية تنشيط إنزيمات عديدة ومنها الليبيز Lipase، الذي يُحلل الدهون في الأمعاء ليمتصها الجسم)
- يلعب دورآ هامآ في ابقاء ضغط الشرايين طبيعيآ
- يساهم في التركيب البروتيني للحمضين النوويين DNA و RNA

=== مصادر الكالسيوم ===
يوجد الكالسيوم في الكثير من الأطعمة ويمكنك الحصول على الكميات الموُصى بها بتناول عدة أنواع من الأطعمة كـ:<ref>{{مرجع ويب
| المسار = https://ods.od.nih.gov/factsheets/Calcium-Consumer/
| العنوان = Office of Dietary Supplements - Calcium
| الموقع = ods.od.nih.gov
| اللغة = en
| تاريخ الوصول = 2017-04-02
| مسار الأرشيف = https://web.archive.org/web/20190531065714/https://ods.od.nih.gov/factsheets/Calcium-Consumer/ | تاريخ الأرشيف = 31 مايو 2019 }}</ref>
* المصدر الرئيس للكالسيوم هو [[حليب|الحليب]] واللبن و<nowiki/>[[جبن|الجبن]].
* من المصادر النباتية الجيدة: الكرنب والبروكلي والملفوف.
* ومن المصادر الحيوانية الجيدة السمك ذو العظم اللين مثل السردين المعلّب والسلمون.
* بالرغم من أن معظم الحبوب كالـ (خبز والباستا وغيرها) ليست غنية بالكالسيوم إلا أنها تضيف كميات جيدة من الكالسيوم للغذاء لأن معظم الناس تستهلكها بكميات كبيرة.

=== نقصانه ===
يؤدي نقصانه إلى ضعف العظام وتلف الأسنان والإصابة بالاكزيما والكساح وتقلص وتشنج العضلات.


== احتياطات الأمان ==
== احتياطات الأمان ==

نسخة 19:15، 31 أغسطس 2019

سكانديومكالسيومبوتاسيوم
Mg

Ca

Sr
Element 1: هيدروجين (H), لا فلز
Element 2: هيليوم (He), غاز نبيل
Element 3: ليثيوم (Li), فلز قلوي
Element 4: بيريليوم (Be), فلز قلوي ترابي
Element 5: بورون (B), شبه فلز
Element 6: كربون (C), لا فلز
Element 7: نيتروجين (N), لا فلز
Element 8: أكسجين (O), لا فلز
Element 9: فلور (F), هالوجين
Element 10: نيون (Ne), غاز نبيل
Element 11: صوديوم (Na), فلز قلوي
Element 12: مغنيسيوم (Mg), فلز قلوي ترابي
Element 13: ألومنيوم (Al), فلز ضعيف
Element 14: سيليكون (Si), شبه فلز
Element 15: فسفور (P), لا فلز
Element 16: كبريت (S), لا فلز
Element 17: كلور (Cl), هالوجين
Element 18: آرغون (Ar), غاز نبيل
Element 19: بوتاسيوم (K), فلز قلوي
Element 20: كالسيوم (Ca), فلز قلوي ترابي
Element 21: سكانديوم (Sc), فلز انتقالي
Element 22: تيتانيوم (Ti), فلز انتقالي
Element 23: فاناديوم (V), فلز انتقالي
Element 24: كروم (Cr), فلز انتقالي
Element 25: منغنيز (Mn), فلز انتقالي
Element 26: حديد (Fe), فلز انتقالي
Element 27: كوبالت (Co), فلز انتقالي
Element 28: نيكل (Ni), فلز انتقالي
Element 29: نحاس (Cu), فلز انتقالي
Element 30: زنك (Zn), فلز انتقالي
Element 31: غاليوم (Ga), فلز ضعيف
Element 32: جرمانيوم (Ge), شبه فلز
Element 33: زرنيخ (As), شبه فلز
Element 34: سيلينيوم (Se), لا فلز
Element 35: بروم (Br), هالوجين
Element 36: كريبتون (Kr), غاز نبيل
Element 37: روبيديوم (Rb), فلز قلوي
Element 38: سترونتيوم (Sr), فلز قلوي ترابي
Element 39: إتريوم (Y), فلز انتقالي
Element 40: زركونيوم (Zr), فلز انتقالي
Element 41: نيوبيوم (Nb), فلز انتقالي
Element 42: موليبدنوم (Mo), فلز انتقالي
Element 43: تكنيشيوم (Tc), فلز انتقالي
Element 44: روثينيوم (Ru), فلز انتقالي
Element 45: روديوم (Rh), فلز انتقالي
Element 46: بلاديوم (Pd), فلز انتقالي
Element 47: فضة (Ag), فلز انتقالي
Element 48: كادميوم (Cd), فلز انتقالي
Element 49: إنديوم (In), فلز ضعيف
Element 50: قصدير (Sn), فلز ضعيف
Element 51: إثمد (Sb), شبه فلز
Element 52: تيلوريوم (Te), شبه فلز
Element 53: يود (I), هالوجين
Element 54: زينون (Xe), غاز نبيل
Element 55: سيزيوم (Cs), فلز قلوي
Element 56: باريوم (Ba), فلز قلوي ترابي
Element 57: لانثانوم (La), لانثانيدات
Element 58: سيريوم (Ce), لانثانيدات
Element 59: براسيوديميوم (Pr), لانثانيدات
Element 60: نيوديميوم (Nd), لانثانيدات
Element 61: بروميثيوم (Pm), لانثانيدات
Element 62: ساماريوم (Sm), لانثانيدات
Element 63: يوروبيوم (Eu), لانثانيدات
Element 64: غادولينيوم (Gd), لانثانيدات
Element 65: تربيوم (Tb), لانثانيدات
Element 66: ديسبروسيوم (Dy), لانثانيدات
Element 67: هولميوم (Ho), لانثانيدات
Element 68: إربيوم (Er), لانثانيدات
Element 69: ثوليوم (Tm), لانثانيدات
Element 70: إتيربيوم (Yb), لانثانيدات
Element 71: لوتيشيوم (Lu), لانثانيدات
Element 72: هافنيوم (Hf), فلز انتقالي
Element 73: تانتالوم (Ta), فلز انتقالي
Element 74: تنجستن (W), فلز انتقالي
Element 75: رينيوم (Re), فلز انتقالي
Element 76: أوزميوم (Os), فلز انتقالي
Element 77: إريديوم (Ir), فلز انتقالي
Element 78: بلاتين (Pt), فلز انتقالي
Element 79: ذهب (Au), فلز انتقالي
Element 80: زئبق (Hg), فلز انتقالي
Element 81: ثاليوم (Tl), فلز ضعيف
Element 82: رصاص (Pb), فلز ضعيف
Element 83: بزموت (Bi), فلز ضعيف
Element 84: بولونيوم (Po), شبه فلز
Element 85: أستاتين (At), هالوجين
Element 86: رادون (Rn), غاز نبيل
Element 87: فرانسيوم (Fr), فلز قلوي
Element 88: راديوم (Ra), فلز قلوي ترابي
Element 89: أكتينيوم (Ac), أكتينيدات
Element 90: ثوريوم (Th), أكتينيدات
Element 91: بروتكتينيوم (Pa), أكتينيدات
Element 92: يورانيوم (U), أكتينيدات
Element 93: نبتونيوم (Np), أكتينيدات
Element 94: بلوتونيوم (Pu), أكتينيدات
Element 95: أمريسيوم (Am), أكتينيدات
Element 96: كوريوم (Cm), أكتينيدات
Element 97: بركيليوم (Bk), أكتينيدات
Element 98: كاليفورنيوم (Cf), أكتينيدات
Element 99: أينشتاينيوم (Es), أكتينيدات
Element 100: فرميوم (Fm), أكتينيدات
Element 101: مندليفيوم (Md), أكتينيدات
Element 102: نوبليوم (No), أكتينيدات
Element 103: لورنسيوم (Lr), أكتينيدات
Element 104: رذرفورديوم (Rf), فلز انتقالي
Element 105: دوبنيوم (Db), فلز انتقالي
Element 106: سيبورغيوم (Sg), فلز انتقالي
Element 107: بوريوم (Bh), فلز انتقالي
Element 108: هاسيوم (Hs), فلز انتقالي
Element 109: مايتنريوم (Mt), فلز انتقالي
Element 110: دارمشتاتيوم (Ds), فلز انتقالي
Element 111: رونتجينيوم (Rg), فلز انتقالي
Element 112: كوبرنيسيوم (Cn), فلز انتقالي
Element 113: نيهونيوم (Nh)
Element 114: فليروفيوم (Uuq)
Element 115: موسكوفيوم (Mc)
Element 116: ليفرموريوم (Lv)
Element 117: تينيسين (Ts)
Element 118: أوغانيسون (Og)
20Ca
المظهر
رمادي باهت، فضي


الخطوط الطيفية للكالسيوم
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز كالسيوم، 20، Ca
تصنيف العنصر فلز قلوي ترابي
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي 2، 4، s
الكتلة الذرية 40.078 غ·مول−1
توزيع إلكتروني Ar]; 4s2]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ 2, 8, 8, 2 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) 1.55 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار 1.378 غ·سم−3
نقطة الانصهار 1115 ك، 842 °س، 1548 °ف
نقطة الغليان 1757 ك، 1484 °س، 2703 °ف
حرارة الانصهار 8.54 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر 154.7 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (عند 25 °س) 25.929 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو
عند د.ح. (كلفن) 864 956 1071 1227 1443 1755
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة +2, +1[1]
(أكاسيده قاعدية قوية)
الكهرسلبية 1.00 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين الأول: 589.8 كيلوجول·مول−1
الثاني: 1145.4 كيلوجول·مول−1
الثالث: 4912.4 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري 197 بيكومتر
نصف قطر تساهمي 10±176 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس 231 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية مكعب مركزي الوجه
المغناطيسية مغناطيسية معاكسة
مقاومة كهربائية 33.6 نانوأوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية 201 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
التمدد الحراري 22.3 ميكرومتر·متر−1·كلفن−1 (25 °س)
سرعة الصوت (سلك رفيع) 3810 متر/ثانية (20 °س)
معامل يونغ 20 غيغاباسكال
معامل القص 7.4 غيغاباسكال
معامل الحجم 17 غيغاباسكال
نسبة بواسون 0.31
صلادة موس 1.75
صلادة برينل 167 ميغاباسكال
رقم CAS 7440-70-2
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر الكالسيوم
النظائر الوفرة الطبيعية عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال MeV ناتج الاضمحلال
40Ca 96.941% 40Ca هو نظير مستقر وله 20 نيوترون
41Ca نادر 1.03×105 سنة ε - 41K
42Ca 0.647% 42Ca هو نظير مستقر وله 22 نيوترون
43Ca 0.135% 43Ca هو نظير مستقر وله 23 نيوترون
44Ca 2.086% 44Ca هو نظير مستقر وله 24 نيوترون
45Ca مصطنع 162.7 يوم β 0.258 45Sc
46Ca 0.004% >2.8×1015 سنة ββ ? 46Ti
47Ca مصطنع 4.536 يوم β 0.694, 1.99 47Sc
γ 1.297 -
48Ca 0.187% >4×1019 سنة ββ ? 48Ti

الكالسيوم هو عنصر كيميائي رمزه Ca وعدده الذري 20؛ وهو ينتمي إلى الفلزات القلوية الترابية، وهي تقع في المجموعة الثانية للجدول الدوري للعناصر. يتميز فلز الكالسيوم بنشاطه الكيميائي، لذلك لا يوجد بشكله الحر في الطبيعة، إنما تتشكل طبقة من الأكسيد والنتريد على سطحه عند تعرضه للهواء. يشابه هذا العنصر في خواصه الكيميائية والفيزيائية خواص أقرانه الأثقل في مجموعة الفلزات القلوية: السترونشيوم والباريوم. يعد الكالسيوم خامس العناصر الكيميائية من حيث الوفرة الطبيعية في القشرة الأرضية، كما أنه ثالث الفلزات من حيث ذلك الترتيب بعد الحديد والألومنيوم؛ وهو يوجد غالباً على شكل مركب كربونات الكالسيوم، الذي يدخل في تركيب الحجر الجيري؛ كما يوجد أيضاً في معادن الجص (الجبس) والأنهيدريت والفلوريت والأباتيت، والتي تعد من الخامات الطبيعية للكالسيوم.

عُرفت كيمياء الكالسيوم بشكل معمق في القرن السابع عشر الميلادي، وذلك عندما تمكن همفري ديفي سنة 1808 من عزل العنصر لأول مرة بواسطة التحليل الكهربائي لأكسيده، وهو من أطلق عليه هذا الاسم، الذي اشتقه من الكلمة اللاتينية «calx»، والتي تعني جير. لمركبات الكالسيوم انتشار واسع في العديد من التطبيقات الصناعية وذلك في الصناعات الغذائية والدوائية وصناعة الورق وغيرها من الصناعات الأخرى.

للكالسيوم أهمية حيوية كبيرة، فهو أكثر الفلزات وخامس العناصر الكيميائية من حيث الوفرة في جسم الإنسان. عندما يكون الكالسيوم على هيئة كهرل، فهو يلعب دوراً حيوياً مهماً في العمليات والوظائف الفيزيولوجية والكيميائية الحيوية في الخلايا؛ وخاصة في مسارات توصيل الإشارة وفي إفراز النواقل العصبية من العصبونات وفي الجهد الغشائي وفي تقلص العضلات؛ كما يدخل الكالسيوم أيضاً في تركيب العظام.

الخواص

يكون الكالسيوم عند احتراقه لهب ذو لون أحمر مائل إلى الصفرة، وهو يكون طبقة بيضاء سطحية عند تعرضه للهواء. وعندما يتفاعل مع الماء يتكون هيدروكسيد الكالسيوم مطلقاً الهيدروجين. ويتم استخلاص الكالسيوم عن طريق التحليل الكهربائي لفلورايد الكالسيوم.

النظائر

للكالسيوم ست نظائر مستقرة، اثنان منها متواجدة بشكل طبيعي: Ca-40 الثابت و Ca-41 المشع وبمدة نصف حياة تساوي 103،000 سنة. 97% من الكالسيوم هو من نوع Ca-40.

مركباته

أكسيدالكالسيوم (الجير الحي) (CaO) يستخدم في الكثير من العمليات في المصافي الكيميائية وهو يصنع عن طريق تسخين حجرالكلس وإضافة الماء بحذر إليه. عند خلط الجير الحي مع الرمل يتكون ملاط البناء، وهو أيضا عنصر مهم جدا لتكوين اسمنت البورتلاند. عندما يرشح الماء من خلال صخور الحجر الكلسي، يذيب قسما من هذه الصخور مكوننا ممرات وكهوف وتشكيلات صواعد وهوابط كما هو الحال في مغارة جعيتا في لبنان. والماء الناتج هو ماء عسر.

من المكونات المهمة أيضا: نيترات الكالسيوم، كلوريد الكالسيوم وغيرها. مركباته هي 1-CaO+H2O=Ca(OH)2 الذي هو هيدرو كسيد الكالسيوم

التاريخ

الكالسيوم (كلمة لاتينية calx, وتعني الكلس) تم استخلاصه لأول مرة بواسطة السير همفري دافي في عام 1808 عن طريق التحليل الكهربائي لخليط من الكلس واكسيد الزئبق

الكالسيوم هو عنصر أساسي من الحمية الصحية. ونقصه يؤدي إلى مشاكل في تكوين العظام والأسنان، بينما تؤدي زيادة جرعته إلى تكوين حصى الكلى. ويحتاج الجسم إلى فيتامين دي حتى يتمم عملية امتصاص الكالسيوم. منتجات الألبان هي أحد المصادر الأساسية والغنية بهذا المعدن. وهو أيضا متوفر بشكل جيد في الفاصولياء والبندق، خاصة عند تناولها نيئة. ويتواجد أيضا في الخضار، خبز القمح الكامل، السمك وأعشاب البحر.

الاستخدامات الأخرى تشمل:

  • عامل مهبط أثناء استخلاص المعادن الأخرى مثل اليورانيوم والثوريوم.
  • عامل مزيل للأكسجين الكبريت والكربون من الفلزات الحديدية وغير الحديدية.
  • يستخدم في إنتاج الالمنيوم، النحاس، الرصاص، المغنيسيوم والبريليوم.
  • يستعمل لإنتاج الأسمنت البناء والبلاط.

الوفرة والإنتاج

الاستخدامات

الاستخدام الأكبر للكالسيوم المعدني هو في إنتاج الصلب بسبب ألفته الكيميائية القوية للأكسجين والكبريت. حين يتشكل أكسيده وكبريتيده، يمنحان شوائب سائل جير الألومينات والكبريتيد التي تطفو خارجة من الصلب، عند علاجه تتشتت هذه الشوائب عبر الصلب وتصبح صغيرة وكروية وهذا يحسن قابلية الصب، النقاء، وخصائصًا ميكانيكيةً عامة. يُستخدَم الكالسيوم كذلك في بطاريات السيارات التي لا تحتاج صيانة، والتي يُؤدي فيها استخدام 0.1% من سبيكة الكالسيوم-رصاص بدلا من سبائك إثمد-رصاص المعتادة إلى فقدانٍ أقلٍ للماء وتفريغ شحنة ذاتي أقل. بسبب خطر التمدد والتشقق، عادة ما يضاف الألومنيوم إلى هذه السبائك. تُستخدم سبائك الرصاص-كالسيوم هذه في صب واستبدال سبائك الرصاص-إثمد.[2] يُستخدم الكالسيوم أيضا في تقوية سبائك الألومنيوم المستخدمة في الدعامات، في التحكم بالكربون الغرافيتي في حديد الزهر، ولنزع شوائب البزموت من الرصاص.[3] يتواجد معدن الكالسيوم في منظفات المصارف، أين يعمل على توليد الحرارة وهيدروكسيد الكالسيوم الذي يصبِّن الدهون ويُسيِّل البروتينات (كتلك الخاصة بالشعر) التي تسد المصارف.[4] فضلا عن علم الفلزات، تُستغل تفاعلية الكالسيوم لإزالة النيتروجين من غاز الأرغون عالي النقاء وكمستأصل لغازي الأكسجين والنيتروجين. ويُستخدم كذلك كمختزل في إنتاج الكروم، الزركونيوم، الثوريوم و اليورانيوم. يمكن أن يُستخدم أيضا لتخزين غاز الهيدروجين، لأنه يتفاعل مع الهيدروجين لتشكيل هيدريد الكالسيوم الصلب، والذي يمكن استخراج الهيدروجين منه بسهولة.[3]

مضادة حموضة بالكالسيوم.

قادت التجزئة النظائرية للكالسيوم أثناء تكون المعدن إلى العديد من التطبيقات لنظائر الكالسيوم، وبشكل خاص ملاحظة سكولان وديباولو سنة 1997 [5]: أن معادن الكالسيوم أخف نظائريا من المحاليل التي تترشح منها هذه المعادن وهي أساس تطبيقات تماثلية في الطب وفي علم المحيطات القديمة. لدى الحيوانات ذات الهياكل العظمية المتمعدنة بالكالسيوم، يعكس تركيب الكالسيوم النظائري للنسيج اللين المعدل النسبي لتكوين وانحلال معدن الهيكل العظمي. لدى البشر، أظهرت التغيُّرات في تركيب الكالسيوم النظائري للبول أن لها علاقة بتغيرات في توازن معدن العظام. حين يتجاوز معدل تكون العظام معدل إعادة امتصاص الكالسيوم من العظام، تزداد نسبة 44Ca/40Ca في النسيج اللين والعكس بالعكس. بسبب هذه العلاقة، قياسات نظائر الكالسيوم في البول أو الدم مفيدة للتحديد المبكر لأمراض أيض العظام مثل هشاشة العظام.[6] يوجد نظام مماثل في ماء البحر، حيث تميل نسبة 44Ca/40Ca إلى الارتفاع حين تتجاوز إزالة Ca2+ عبر ترسب المعادن معدل إضافة كالسيوم جديد في المحيط. في سنة 1997، قدّم سكولان وديباولو أول دليل على تغير نسبة 44Ca/40Ca الخاصة بماء البحر عبر الزمن الجيولوجي، جبنا إلى جنب مع تفسير نظري لهذه التغيرات. أكدت أوراق بحثية حديثة لاحقة هذه الملاحظة، مبرهنة أن تركيز ماء البحر من Ca2+ ليس ثابتا، وأن المحيط لا يكون أبدا في حالة ثابتة اتجاه مدخلات ومخرجات الكالسيوم. ولهذا مقتضيات مناخية مهمة، لكون دورة الكالسيوم البحرية ذات صلة وثيقة بدورة الكربون.[7][8]

تُستخدم العديد من مركبات الكالسيوم في الطعام، كمستحضرات صيدلانية، في الطب وفي مجالات أخرى. على سبيل المثال يضاف الكالسيوم والفسفور إلى الطعام عبر إضافة لاكتات الكالسيوم، بيروفوسفات الكالسيوم وفوسفات ثلاثي الكالسيوم. يُستخدَم الأخير كذلك كعامل تلميع في معجون الأسنان ومضادات الحموضة. لاكتوبيونيك الكالسيوم مسحوق أبيض يُستخدم كعامل تعليق في المستحضرات الصيدلانية. في الخَبز يُستخدم فوسفات أحادي الكالسيوم كعامل تخمير. يُستخدم كبريتيت الكالسيوم كمبيِّضٍ في إنتاج الأوراق وكمطهر، تُستخدم سليكات الكالسيوم كعامل تقوية في المطاط، وأسيتات الكالسيوم هو مكون لليم القلفونية ويُستخدم لإنتاج الصابون المعدني وفي صناعة الصمغ.[2]

الدور الحيوي

توصيات الكالسيوم اليومية حسب العمر (من معهد الولايات المتحدة للطب)[9]
العمر كالسيوم (ملغ/يوم)
1–3 سنوات 700
4–8 سنوات 1000
9–18 سنة 1300
19–50 سنة 1000
>51 سنة 1000
الحمل 1000
الإرضاع 1000

الوظيفة

الكالسيوم عنصر أساسي يحتاج إليه الجسد بكميات كبيرة. يعمل الأيون Ca2+ ككهرل وهو أساسي لصحة الأنظمة العضلية، الدورانية والهضمية، ولا غنى عنه في تكوين العظام ويدعم تخليق ووظيفة الخلايا الدموية. على سبيل المثال، ينظم الكالسيوم انقباض العضلات، النقل العصبي وتجلط الدم. ونتيجة لذلك تُنظَّم مستويات الكالسيوم داخل وخارج الخلية بإحكام بواسطة الجسد. يمكن للكالسيوم لعب هذه الأدوار لأن أيونة Ca2+ تشكل معقدات تناسقية مستقرة مع العديد من المركبات العضوية وبشكل خاص البروتينات، كما تشكل مركبات مع مجموعة متنوعة من المركبات القابلة للذوبان وهذا يسمح بتكوين الهيكل العظمي.[10]

الارتباط

يمكن أن تشكل أيونات الكالسيوم معقدات مع البروتين عبر الارتباط بمجموعات الكربوكسيل الخاصة بوحدات حمض الجلوتاميك وحمض الأسبارتيك، أو عبر التآثر مع وحدات السيرين، التيروسين أو الثريونين المفسفرة، أو عبر التمخلب بواسطة وحدات الأحماض الأمينية المكرسلة-γ. يستخدم التريبسين -وهوإنزيم هضمي- الطريقة الأولى، يستخدم الأوستيوكالسين - وهو بروتين في مطرس العظام- الطريقة الثالثة. بعض بروتينات مطرس العظام الأخرى مثل أوستيوبونتين وسيالوبروتين العظم تستخدم كلا الطريقتين الأولى والثانية. التنشيط المباشر للإنزيمات عبر الارتباط بالكالسيوم أمر شائع وبعض الإنزيمات الأخرى تُنشَّط بواسطة ترابط غير تساهمي مع إنزيمات مرتبطة مباشرة بالكالسيوم. يرتبط الكالسيوم كذلك بغشاء الخلية الفوسفولبيدي، مثبتا البروتينات المرتبطة بسطح الخلية.[10]

الذوبانية

التناول العالمي للكالسيوم لدى البالغين (ملغ/يوم)[11]
  <400
  400–500
  500–600
  600–700
  700–800
  800–900
  900–1000
  >1000

كمثال على المجال الواسع لذوبانية مركبات الكالسيوم: فوسفات أحادي الكالسيوم عالي الذوبانية في الماء، 85% من الكالسيوم خارج الخلوي يكون على شكل فوسفات ثنائي الكالسيوم مع ذوبانية تقدر بـ 2.0 ميلي مول، وهيدروكسيل أباتيت العظام في المطرس العضوي هو فوسفات ثلاثي الكالسيوم تقدر ذوبانيته بـ 100 ميكرو مول.[10]

التنظيم الهرموني لتكوين العظام

يعزز الهرمون الدرقي وفيتامين دي تكوين العظام عبر السماح بتحسين ترسيب أيونات الكالسيوم فيها، ما يسمح بتخليقٍ سريعٍ للعظام من دون التأثير على كتلة العظم ومحتوى الملح. حين تنخفض مستويات الكالسيوم في البلازما، تُنشَّط مستقبلات سطح الخلية ويحدث إفراز الهرمون الدرقي الذي يعمل على تحفيز دخول الكالسيوم إلى بلازما الدم عبر أخذها من خلايا الكلية، الأمعاء، العظام المستهدفة. عمل الهرمون الدرقي في تحفيز تكوين العظام يعاكسه عمل الكالسيتونين الذي يزيد إفرازه عند تزايد مستويات الكالسيوم في البلازما.[10]

مستويات غير طبيعية بالبلازما

التناول الفائض للكالسيوم قد يسبب فرط كالسيوم الدم. لكن لكون امتصاص الأمعاء له غير فعال، على الأرجح يمكن أن يحدث ارتفاع الكالسيوم في البلازما بسبب الإفراز المفرط للهرمون الدرقي أو ربما بالتناول المفرط لفيتامين دي، وكلاهما يُسهِّل عملية امتصاص الكالسيوم. يمكن أن يحدث كذلك بسبب تخرب العظام الذي يحدث عند انبثاث الأورام داخل العظام. جميع هذه الظروف ينتج عنها ترسيب أملاح الكالسيوم الفائضة في القلب، الأوعية الدموية أو الكلى. تشمل أعراض فرط كالسيوم الدم فقدان الشهية، غثيان، تقيؤ، فقدان الذاكرة، الارتباك، ضعف العضلات، زيادة التبول، تجفاف، وأمراض العظام الأيضية. يقود فرط كالسيوم الدم المزمن عادة إلى تكلس النسيج اللين وهو مرض خطير: على سبيل المثال، يمكن أن يسبب التكلس فقدان مرونة الجدران الوعائية واضطرابا في تدفق الدم الصفيحي ومنه إلى تمزق الصفائح الدموية وحدوث الخثار.بشكل معاكس، تناول الكالسيوم أو فيتامين دي غير الكافي قد ينتج عنه نقص كالسيوم الدم الذي يسببه عادة الافراز غير الكافي للهرمون الدرقي أو المستقبلات الخلوية الخاصة به. تشمل الأعراض استثارة الأعصاب العضلية والتي يُحتمل أن تسبب التكزز واضطرابا في الموصلية داخل النسيج القلبي.[10]

مرض العظام

للكالسيوم دور كبير في تخليق العظام، العديد من أمراض العظام يمكن أن ترجع إلى مشاكل في مطرسها العضوي أو هيدروكسيل أباتيت في البنية أو التنظيم الجزيئي للمطرس. على سبيل المثال: هشاشة العظام هي انخفاض في محتوى ملح الكالسيوم في العظم لكل وحدة حجم، ويمكن أن تُعالج بواسطة مكملات الكالسيوم، فيتامين دي وبيسفوسفونات. مكملات الكالسيوم يمكن أن تنفع لبيدات البلازما لدى النساء اللاتي تجاوزن سن اليأس وكذلك الرجال كبار السن، بعد سن اليأس يظهر أن تناول النساء لمكملات الكالسيوم له علاقة مترابطة بالأمراض الوعائية القلبية. تناول كميات غير كافية من الكالسيوم والفيتامين دي وربما الفوسفات يمكن أن تقود إلى تلين العظام.[10]

التغذية

احتياطات الأمان

كالسيوم
المخاطر
رمز الخطر وفق GHS GHS02: سهل الاشتعال
وصف الخطر وفق GHS خطر
بيانات الخطر وفق GHS H261
بيانات وقائية وفق GHS P231+232, P422[12]
NFPA 704

3
0
1
 

الكالسيوم المعدني

لأن الكالسيوم ذو تفاعل طارد للحرارة مع الماء والأحماض، معدن الكالسيوم الذي يتآثر مع رطوبة جسمية ينتج عنه تهييج وتآكل حاد.[13] عند ابتلاعه، لدى الكالسيوم نفس التأثير على الفم، المريء والمعدة، ويمكن أن يكون قاتلا.[4] لكن، لا يُعرف إن كان للتعرض طويل المدى لمعدن الكالسيوم تأثيرات ضارة محددة.[13]

الكالسيوم في الطعام

بسبب دواعي قلقل من التأثيرات الجانبية الضارة طويلة المدى للكالسيوم بما في ذلك تكلس الشرايين، حدد كل من معهد الولايات المتحدة للطب والهيئة الأوروبية لسلامة الأغذية معدلات التناول الأقصى المحتملة (ULs) للكالسيوم المتحصل عليها من الحمية الغذائية والمكملات. حدد المعهد الطبي الأمريكي، للأشخاص بين 9-18 سنة معدلا أقصى لا يتجاوز 3 غ/يوم، وللأشخاص بين 19-50 سنة 2.5 غ/يوم، أما فوق 50 سنة فلا يجب تجاوز 2 غ/يوم.[14] أما الهيئة الأوروبية فحددت المعدل الأقصى للبالغين عند 2.5 غ/يوم، وقررت أن المعلومات لم تكن كافية لتحديده بالنسبة للأطفال والمراهقين.[15]

طالع أيضاً

المراجع

  1. ^ Krieck، Sven؛ Görls، Helmar؛ Westerhausen، Matthias (2010). "Mechanistic Elucidation of the Formation of the Inverse Ca(I) Sandwich Complex [(thf)3Ca(μ-C6H3-1,3,5-Ph3)Ca(thf)3] and Stability of Aryl-Substituted Phenylcalcium Complexes". Journal of the American Chemical Society. ج. 132 ع. 35: 100818110534020. DOI:10.1021/ja105534w. PMID:20718434.
  2. ^ أ ب Hluchan and Pomerantz, pp. 485–7
  3. ^ أ ب اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع Greenwood110
  4. ^ أ ب Rumack BH. POISINDEX. Information System Micromedex, Inc., Englewood, CO, 2010; CCIS Volume 143. Hall AH and Rumack BH (Eds)
  5. ^ Skulan، J.؛ Depaolo، D. J.؛ Owens، T. L. (يونيو 1997). "Biological control of calcium isotopic abundances in the global calcium cycle". Geochimica et Cosmochimica Acta. ج. 61 ع. 12: 2505–10. Bibcode:1997GeCoA..61.2505S. DOI:10.1016/S0016-7037(97)00047-1.
  6. ^ Skulan، J.؛ Bullen، T.؛ Anbar، A. D.؛ Puzas، J. E.؛ Shackelford، L.؛ Leblanc، A.؛ Smith، S. M. (2007). "Natural calcium isotopic composition of urine as a marker of bone mineral balance" (PDF). Clinical Chemistry. ج. 53 ع. 6: 1155–1158. DOI:10.1373/clinchem.2006.080143. PMID:17463176.
  7. ^ Fantle، M.؛ Depaolo، D. (2007). "Ca isotopes in carbonate sediment and pore fluid from ODP Site 807A: The Ca2+(aq)–calcite equilibrium fractionation factor and calcite recrystallization rates in Pleistocene sediments". Geochim Cosmochim Acta. ج. 71 ع. 10: 2524–2546. Bibcode:2007GeCoA..71.2524F. DOI:10.1016/j.gca.2007.03.006.
  8. ^ Griffith، Elizabeth M.؛ Paytan، Adina؛ Caldeira، Ken؛ Bullen، Thomas؛ Thomas، Ellen (2008). "A Dynamic marine calcium cycle during the past 28 million years". Science. ج. 322 ع. 12: 1671–1674. Bibcode:2008Sci...322.1671G. DOI:10.1126/science.1163614. PMID:19074345.
  9. ^ Institute of Medicine (US) Committee to Review Dietary Reference Intakes for Vitamin D Calcium؛ Ross، A. C.؛ Taylor، C. L.؛ Yaktine، A. L.؛ Del Valle، H. B. (2011). Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D, Chapter 5 Dietary Reference Intakes pages 345-402. Washington, D.C: National Academies Press. DOI:10.17226/13050. ISBN:978-0-309-16394-1. PMID:21796828.
  10. ^ أ ب ت ث ج ح Hluchan and Pomerantz, pp. 489–94
  11. ^ Balk EM، Adam GP، Langberg VN، Earley A، Clark P، Ebeling PR، Mithal A، Rizzoli R، Zerbini CA، Pierroz DD، Dawson-Hughes B (ديسمبر 2017). "Global dietary calcium intake among adults: a systematic review". Osteoporosis International. ج. 28 ع. 12: 3315–3324. DOI:10.1007/s00198-017-4230-x. PMC:5684325. PMID:29026938.
  12. ^ "Calcium turnings, 99% trace metals basis". Sigma-Aldrich. اطلع عليه بتاريخ 2019-01-11.
  13. ^ أ ب Hluchan and Pomerantz, pp. 487–9
  14. ^ Institute of Medicine (US) Committee to Review Dietary Reference Intakes for Vitamin D Calcium؛ Ross، A. C.؛ Taylor، C. L.؛ Yaktine، A. L.؛ Del Valle، H. B. (2011). Dietary Reference Intakes for Calcium and Vitamin D, Chapter 6 Tolerable Upper Intake Levels pages 403–456. Washington, D.C: National Academies Press. DOI:10.17226/13050. ISBN:978-0-309-16394-1. PMID:21796828.
  15. ^ Tolerable Upper Intake Levels For Vitamins And Minerals (PDF)، European Food Safety Authority، 2006


وصلات خارجية