Calcium (nutriment)

Calcium

Calcium
Potassium ← Calcium → Scandium Mg     20 Ca                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               ↑ Ca ↓ Sr Table complète • Table étendue
Informations générales
Nom, Symbole, Numéro	Calcium, Ca, 20
Série chimique	Métal alcalino-terreux
Groupe, Période, Bloc	2 (IIA), 4, s
Masse volumique	1550 kg/m3
Couleur	Argenté métallique
N° CAS	7440-70-2
N° EINECS	231-179-5
Propriétés atomiques
Masse atomique	40,078 u
Rayon atomique (calc)	180 (194) pm
Rayon de covalence	174 pm
Rayon de van der Waals	197,3
Configuration électronique	[Ar] 4s2
Électrons par niveau d'énergie	2, 8, 8, 2
État(s) d'oxydation	2
Oxyde	base
Structure cristalline	Cubique faces centrées
Propriétés physiques
État ordinaire	Solide (paramagnétique)
Température de fusion	841,9 °C ; 1 115 K
Température d'ébullition	1 483,9 °C ; 1 757 K
Énergie de fusion	8,54 kJ/mol
Énergie de vaporisation	153,6 kJ/mol
Température critique	K
Pression critique	Pa
Volume molaire	26,20×10-6 m3/mol
Pression de vapeur	254 Pa à 838,9 °C
Vitesse du son	3810 m/s à 20 °C
Divers
Électronégativité (Pauling)	1,00
Chaleur massique	632 J/(kg·K)
Conductivité électrique	29,8×106 S/m
Conductivité thermique	201 W/(m·K)
1e Énergie d'ionisation	589,8 kJ/mol
2e Énergie d'ionisation	1145,4 kJ/mol
3e Énergie d'ionisation	4912,4 kJ/mol
4e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation4}}} kJ/mol
5e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation5}}} kJ/mol
6e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation6}}} kJ/mol
7e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation7}}} kJ/mol
8e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation8}}} kJ/mol
9e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation9}}} kJ/mol
10e Énergie d'ionisation	{{{potentiel_ionisation10}}} kJ/mol
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD MeV 40Ca 96,941 % stable avec 20 neutrons 41Ca {syn.} 103 000 ans ε 0,421 41K 42Ca 0,647 % stable avec 22 neutrons 43Ca 0,135 % stable avec 23 neutrons 44Ca 2,086 % stable avec 24 neutrons 46Ca 0,004 % stable avec 26 neutrons 48Ca 0,187 % > 6×1018 ans β- 4,272 48Ti
Précautions
NFPA 704	1 3 2 W
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Calcium protégé sous atmosphère d'argon.

Le calcium est un élément chimique, de symbole Ca et de numéro atomique 20.

C'est un métal alcalino-terreux gris et mou qui ne se trouve jamais à l'état de corps pur dans la nature. Il est le cinquième élément le plus abondant de la croûte terrestre (plus de 3 %) et est essentiel pour la matière organique : formation des os, des dents et des coquilles. Le calcium joue également un rôle très important en physiologie cellulaire.

Histoire

La chaux était déjà préparée par les Romains dès le premier siècle, mais ce n'est qu'en 1808 que le calcium fut découvert. En apprenant que Jöns Jacob Berzelius et Magnus Martin Pontin avaient préparé un amalgame de calcium par électrolyse de la chaux dans du mercure, Sir Humphry Davy fut capable d'isoler le métal impur.

Caractéristiques notables

Le calcium peut être produit par électrolyse du fluorure de calcium mais plus couramment par réduction sous vide de la Chaux (CaO) par de la poudre d'aluminium.

Il brûle avec une flamme jaune-rouge ; exposé à l'air sec il forme une couche protectrice blanche d'oxyde et de nitrure. Il réagit violemment avec l'eau dont il déplace l'hydrogène et forme alors de l'hydroxyde de calcium Ca(OH)₂.

Applications physiques du calcium métal

• agent réducteur dans l'extraction d'autres métaux tels que l'uranium, le zirconium, et le thorium ;
• désoxydant, désulfurant ou décarburant pour différents alliages ferreux et non-ferreux ;
• utilisé, parfois en association avec le magnésium, pour éliminer le bismuth du plomb (débismuthage) ;
• agent d'alliage utilisé dans la production d'alliages de l'aluminium, du béryllium, du cuivre, du plomb et du magnésium.

Composés

• carbonate de calcium CaCO₃, très répandu dans la nature, car c'est le composant de base des roches calcaires ; c'est par calcination du calcaire que l'on obtient la chaux vive ; voir aussi : calcite, aragonite ;
• oxyde de calcium CaO (chaux vive) et hydroxyde de calcium Ca(OH)₂ (chaux éteinte) ;
• aluminate de calcium (Al₂O₃,3CaO) : un des composants du clinker, et utilisé pour la confection de mortiers réfractaires ;
• carbure de calcium CaC₂ (communément appelé carbure; son hydrolyse produit de l'acétylène) ;
• halogénures de calcium :
  • chlorure de calcium CaCl₂ parfois utilisé comme sel de déneigement en remplacement du chlorure de sodium ;
  • fluorure de calcium CaF₂ (fluorine) ;
  • iodure de calcium CaI₂ ;
  • bromure de calcium CaBr₂ ;
• nitrure de calcium Ca₃N₂ ;
• peroxyde de calcium CaO₂ ;
• phosphure de calcium Ca₃P₂ (son hydrolyse génère de la phosphine PH₃) ;
• sulfure de calcium CaS; 
• phosphate de calcium Ca₃(PO₄)₂ ;
• silico-calcium (alliage calcium-silicium), utilisé en sidérurgie ;
• hypochlorite de calcium Ca(ClO)₂ ;
• anhydrite sulfate de calcium anhydre CaSO₄, déhydratant
• bassanite sulfate de calcium semi-hydraté 2CaSO₄ H₂O principal contituant de la poudre à plâtre avant usage.
• gypse sulfate de calcium hydraté CaSO₄ 2H₂O, principal contituant du plâtre après durcissement.

Dans l'alimentation

Le calcium est de loin le métal le plus abondant dans le corps. Il est majoritairement entreposé dans les os, dont il fait partie intégrante. Il contribue à la formation de ces derniers, ainsi qu'à celle des dents, et au maintien de leur santé. Le calcium joue aussi un rôle essentiel dans la coagulation du sang, le maintien de la pression sanguine et la contraction des muscles, dont le cœur.

Importance physiologique

Le calcium est un composant important d'un régime sain. Contrairement à ce que l’on croit, ce ne sont pas les produits laitiers qui représentent la meilleure source de calcium, car la proportion calcium/phosphore n’y est pas bonne. Le lait contient en effet trop de phosphore, ce qui peut entraîner une calcification insuffisante. Le corps a besoin de magnésium, de silicium, de vitamines A, C et D, de protéines et de phosphore pour bien l’assimiler.

Le calcium intervient dans la formation des os et des dents ; son déficit va donc les affecter (ostéoporose, problèmes de croissance). Son excès provoque l'apparition de calculs rénaux. De plus, il intervient dans les échanges cellulaires et est, de ce fait, vital. Son taux sanguin (calcémie) est extrêmement régulé, pour éviter des variations fatales à l'organisme. Les hormones impliquées dans cette régulation sont la parathormone et la calcitonine, bien que le rôle « hormonal » de la calcitonine soit discuté étant donné que son augmentation n'entraîne pas de modification sur le métabolisme phospho calcique. Il serait plus juste de considérer la parathormone et le calcitriol (dérivé de la vitamine D) comme les deux principales hormones du métabolisme phospho calcique. Voir aussi métabolisme du calcium. Le calcium sert aussi à réguler le pH corporel, il est relargué des os lorsqu'il y a une acidification du milieu interne provoquée par une consommation de produit acidifiant (protéines, laits…) et une faible consommation de végétaux qui ont un effet alcalinisant.

Le risque de cancer du côlon semble diminué par un régime riche en calcium. La majorité des études épidémiologiques indiquent que les gens dont l'alimentation contient le plus de calcium ont moins fréquemment un cancer colorectal. Plus de 25 publications scientifiques montrent que le calcium diminue la cancérogenèse colique chez les rongeurs^[1]. Enfin, trois essais cliniques contrôlés montrent que la prise d'un supplément de carbonate de calcium (1-2 g/j) diminue la récurrence des polypes de 15 à 30 % chez des volontaires^[1] : Il semble donc que le calcium prévienne le cancer colorectal.

Présence dans les aliments

Article détaillé : Teneur en calcium des aliments.

Le calcium est présent dans plusieurs aliments de consommation courante.

Les produits laitiers constituent la principale source de calcium alimentaire (plus des deux tiers). Le calcium y est présent sous une forme permettant une bonne absorption intestinale (de l'ordre de 30 %) et n'augmentant pas l'excrétion urinaire, permettant au final une bonne biodisponibilité.

D'autres aliments contiennent du calcium : eau du robinet, amandes, persil, figues, cresson, cacao, pissenlit, jaune d'œuf, graines de sésame, épinard, certains poissons… Le calcium d'origine végétale est cependant le plus souvent moins absorbable car il est en grande partie insolubilisé de façon irréversible sous forme de phytates (soja) ou d'oxalates (épinard, cacao). Ainsi l'absorbabilité du calcium de l'épinard ne dépasserait pas 5 %.^{[réf. nécessaire]}

Pour l'évaluation de la biodisponibilité réelle, il faut aussi tenir compte des facteurs alimentaires qui influencent la perte urinaire du calcium absorbé. Ainsi, l'absorption simultanée de phosphore diminue l'excrétion urinaire de calcium. À l'opposé, les composants « acidogènes » du régime, comme les sulfates (en particulier dans les eaux minérales sulfatées calciques), augmentent la calciurie.

Enfin, la fixation du calcium absorbé dans le tissu osseux (prévenant l'ostéoporose) dépend de nombreux autres facteurs, en particulier hormonaux (voir ci-dessus).

Les apports journaliers recommandés sont de 700 mg par jour chez l'adulte^[2].

En tant que médicament

L'absorption de calcium sous forme de comprimés permet d'augmenter son apport journalier si ce dernier n'est pas optimal. Il est parfois associé à la prise de vitamine D. Il semble être efficace dans le traitement préventif de l'ostéoporose de la personne âgée, en diminuant le taux de fractures ainsi que les indices de déminéralisation osseuse^[3]. L'effet secondaire le plus noté reste une constipation^[4]. Cependant cette supplémentation pourrait être associée avec un risque majoré de maladies cardio-vasculaires^[5], même si cette donnée reste discutée^[6].

Production industrielle

Le calcium est produit par aluminothermie de la chaux, c’est-à-dire une réaction d'oxydo-réduction où la chaux − l’oxyde de calcium CaO − est réduite par l'aluminium dans des fours où l'on établit le vide.

De façon simplifiée :

$\begin{matrix} & \\ 2Al + 6CaO & \overrightarrow{\qquad} & Ca_3Al_2O_6 + 3Ca \\\end{matrix}$

On introduit dans le four des pastilles formées à partir d'un mélange de chaux et de poudre d'aluminium. Le four est chauffé électriquement ou à l'aide d'un combustible fossile. Le calcium formé au cours de la réaction se dégage sous forme de vapeur, et l'on dispose (dans le circuit d'aspiration établissant le vide dans le four) un condenseur où il vient se déposer. Le résidu de la réaction est de l'aluminate de calcium (combinaison d'alumine et de chaux).

Notes et références

1. ↑ ^{a  et b} Chimioprévention
2. ↑ [pdf](fr) Ostéoporose : stratégies de prévention et de traitement
3. ↑ Tang BMP, Eslick GD, Nowson C, Smith C, Bensoussan A, Use of calcium or calcium in combination with vitamin D supplementation to prevent fractures and bone loss in people aged 50 years and older: a meta-analysis, Lancet 2007; 370:657-666
4. ↑ Reid IR, Mason B, Horne A et als. Randomized controlled trial of calcium in healthy older women, Am J Med, 2006;119:777-85
5. ↑ Bolland MJ, Barber PA, Doughty RN et Als. Vascular events in healthy older women receiving calcium supplementation: randomised controlled trial, BMJ, 2008;336:262-266
6. ↑ Hsia J, Heiss G, Ren H et als. Calcium/vitamin D supplementation and cardiovascular events, Circulation, 2007;115:846-54

Voir aussi

Voir « calcium » sur le Wiktionnaire.

Articles connexes

• Antagoniste du calcium
• Calcémie
• Catégorie:Composé du calcium
• Teneur en calcium des aliments
• Macro-élément
• Métabolisme du calcium
• Calcium 48

Lien externe

• (fr)Toute la vérité sur le calcium

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Métalloïdes	Non-métaux	Halogènes	Gaz rares
Métaux alcalins	Métaux alcalino-terreux	Métaux de transition	Métaux pauvres
Lanthanides	Actinides	Superactinides	Éléments non classés

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