7440-70-2

Calcium

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PotassiumCalciumScandium
Mg
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20
Ca
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
Ca
Sr
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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

Symbole NFPA 704

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.

Sommaire

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

Composés

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

Voir aussi

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Voir « calcium » sur le Wiktionnaire.

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Articles connexes

Lien externe


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1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cp Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
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  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


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