钙

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钙的特性

钾 - 钙 - 钪 镁 钙 锶       钙在元素周期表中的位置 元素周期表
总体特性
名称, 符号, 序号	钙、Ca、20
系列	碱土金属
族, 周期, 元素分区	2族, 4, s
密度、硬度	1550 kg/m3、1.75
颜色和外表	银白色
地壳含量	3.39 %
原子属性
原子量	40.078 原子量单位
原子半径 (计算值)	180（194）pm
共价半径	174 pm
范德华半径	无数据
价电子排布	[氩]4s2
电子在每能级的排布	2，8，8，2
氧化价（氧化物）	2（强碱性）
晶体结构	面心立方晶格
物理属性
物质状态	固态（顺磁性）
熔点	1115 K（842 °C）
沸点	1757 K（1484 °C）
摩尔体积	26.20×10-6m3/mol
汽化热	153.6 kJ/mol
熔化热	8.54 kJ/mol
蒸气压	254 帕（1112K）
声速	3810 m/s（293.15K）
其他性质
电负性	1.00（鲍林标度）
比热	632 J/(kg·K)
电导率	29.8×106/(米欧姆)
热导率	201 W/(m·K)
第一电离能	589.8 kJ/mol
第二电离能	1145.4 kJ/mol
第三电离能	4912.4 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量 MeV 衰变产物 40Ca 96.941 % 稳定 41Ca 人造 103,000年 电子捕获 0.421 41K 42Ca 0.647 % 稳定 43Ca 0.135 % 稳定 44Ca 2.086 % 稳定 46Ca 0.004 % 稳定 48Ca 0.187 % > 6×1018年 β衰变 4.272 48Ti
核磁共振特性
43Ca 核自旋 -7/2 灵敏度 0.0064
在没有特别注明的情况下使用的是 国际标准基准单位单位和标准气温和气压

钙是一种化学元素，它的化学符号是Ca，它的原子序数是20，是一種银白色的碱土金属，具有中等程度的軟性。雖然在地殼的含量也很高，為地殼中第五豐富的元素，占地殼總質量3%^[1]，因為它的化學活性頗為活潑，可以和水或酸反應放出氫氣，或是在空氣中便可氧化(形成緻密氧化層(氧化鈣))，因此多以離子狀態或化合物形式存在，而沒有實際存在的"鈣礦"。在工業上的主要礦物來源如石灰岩，石膏等，在建筑(水泥原料)、肥料、制鹼、和医疗上用途佷广。

自然界有六種穩定同位素存在，另有11種放射性同位素。

目录 1 發現 2 製備 3 同位素 4 用途 5 自然界的鈣 6 對人體的影響 6.1 人體的含量與分布 6.1.1 骨骼鈣 6.1.2 牙齒鈣 6.1.3 血鈣 6.2 消化與吸收 6.3 攝取量 6.4 食物來源[6] [7][8][9] 6.5 鈣補充劑（Dietary calcium supplement） 6.6 與其他營養素之關係 6.7 鈣與疾病預防 6.8 钙信号 7 参见 8 參考文獻 9 外部链接

[编辑] 發現

1808年，英国的戴维、瑞典的贝采利乌斯、法国的蓬丁，使用汞阴极电解石灰石制得在电解质，在阴极的汞齐中提出金属钙。

從此鈣被確定為元素，並被命名為Calcium，元素符號是Ca。Calcium來自拉丁文中表示生石灰的詞calx。

[编辑] 製備

有電解法及还原法兩種方式。

其中電解法是拉特瑙(W.Rathenau)於1904年首先應用的，所用的電解質為CaCl₂和CaF₂的混合物。電解槽陽極用石墨等作內襯，陰極用鋼製成。電解析出的鈣漂浮在電解質表面，同鋼製陰極接觸而冷凝在陰極上。

还原法是生產金屬鈣的主要方法。通常用石灰石為原料，經燒成氧化鈣，以鋁粉作還原劑。粉碎的氧化鈣與鋁粉按一定比例混合均勻，壓製成塊。

[编辑] 同位素

主条目：钙的同位素

[编辑] 用途

钙可用作合金的脱氧剂，以及油类的脱水剂等。

[编辑] 自然界的鈣

通常水中含鈣鎂離子即稱之為硬水。而硬度是由水溶液中的礦物質含量多寡而決定，而且會特別指caco3mgco3含量。常用ppm (CaCO3)或mgCaCO3/L H2O表示。

[编辑] 對人體的影響

主条目：鈣營養

鈣是人體必需的礦物質營養素，所有的細胞都需要鈣。鈣離子Ca²⁺在生物體中是許多生化過程及生理過程的觸發器，如觸發肌肉收縮、釋放激素、傳遞脈衝、促進血液凝結、調節心律和分泌乳汁等等。Ca²⁺尤為各種高級生物體所必需。 現代醫學研究表明，鈣營養與體內免疫、神經、內分泌、消化、循環、運動、生殖等十多個系統的功能密切相關，鈣離子參與生命進化及生命運動的全過程。基礎醫學臨床醫學的研究已證實鈣離子對生命的影響巨大，也就是說人類健康離不開鈣^[2]。

[编辑] 人體的含量與分布

人體的鈣含量約1～1.25kg，占體重1.5～2％，鈣原子數目僅次於C、H、O、N等四種非金屬元素。每千克非脂肪組織中平均約含鈣20～25g。體內鈣99％以上都分佈在骨骼和牙齒中，其餘不足1％的鈣分佈在體液及全身各組織器官中，是多種生理活動的參與者。這1%在人體的組織及血液中鈣的濃度必需保持恆定，不能太高也不能太低，否則會威脅生命安全。

[编辑] 骨骼鈣

鈣是骨骼、牙齒和細胞壁形成時的必需結構成分。骨鈣的組成主要是羥磷灰石結晶，占骨骼重量40％以上，其次是碳酸鹽、檸檬酸鹽以及少量氯化物和氟化物的形式。骨鈣對維持血鈣的濃度極為重要，被稱作人體鈣元素的「儲存庫」。當血鈣濃度降低時，可迅速動員骨鈣補充，此過程即為骨質分解；反之鈣則在骨骼「暫存」。

[编辑] 牙齒鈣

牙齒的化學組成大部分與骨一致，牙齒的表層為牙釉質（又稱琺瑯質），除了5％水外，全部由嵌入有機基質中的無機物（羥磷灰石及氟磷酸石）組成。其中羥磷灰石所占比例超過98％，結構非常嚴密，成為人體中最硬的部分，對牙齒咀嚼、磨碎食物具有重要意義。牙本質中羥磷灰石占70％左右，牙骨質中約占40％，它們的結構與骨類似。牙齒一旦形成和鈣化後，新陳代謝就降到最低程度。維生素A、C、D的攝取，對牙的正常發育及鈣化是必不可少的。缺少維生素A會導致牙的不完全鈣化，使其硬度小；缺少維生素C影響牙中有機基質的形成；維生素D不但能幫助鈣的吸收而且明顯地促使鈣、磷在牙中的沉積。

[编辑] 血鈣

血漿中的鈣有48%為離子形式，46%與蛋白質結合，3%為複合物形式（Complex），還有3%未被確認。血漿中鈣濃度大約為10～11 mg／100 mL，無年齡、性別差異。鈣離子對神經組織有特殊且重要的影響，如果血鈣離子濃度下降，神經組織會過度興奮，導致手足抽蓄；另一方面，高血鈣抑制神經興奮。血鈣的濃度相當穩定，由副甲狀腺素（PTH）精密控制，使骨鈣和血鈣處於平衡之中。血鈣濃度低，則由骨鈣補充；反之，血鈣濃度高，則將鈣沉積於骨中儲存，或經腎臟於尿中排出體外。

[编辑] 消化與吸收

維他命D在小腸對鈣的吸收中扮演重要的角色，它可增加小腸細胞膜上和細胞質的鈣結合蛋白質的總量。維他命D缺乏者會因為鈣吸收不足而易患有軟骨病（rickets）。

[编辑] 攝取量

世界各地區的鈣攝取量有很大的差異，歐美等已開發國家平均毎人每日攝取850毫克，而非洲、拉丁美洲及大部分開發中國家只有344毫克，相差一倍以上。因此鈣攝取不足在開發中國家是個嚴重的健康議題^[3]。

鈣的建議攝取量

年齡別	台灣(mg/day)[4]	美國(mg/day) [5]
0~6個月	400	400
6個月~6歲	500	600-800
7~9歲	600	800-1200
10~12歲	700	1200-1500
13~19歲	男800/女700	1200-1500
20歲以上	600	24歲：1200-1500
		25~64歲：1000
		65歲以上1500
懷孕及哺乳	1100	1200-1500
成年婦女停經後		服用雌性素：1000
		未用雌性素：1500

[编辑] 食物來源^{[6] [7][8][9]}

自然的食品以牛奶和優酪乳所含的鈣最多，其他食物如乾豆類、魚、豆腐、深色的蔬菜如花椰菜、甘藍類蔬菜和芥蘭菜等都含有豐富的鈣。此外還有很多添加鈣強化的食物，例如：橙汁、蔓越莓汁、早餐穀類食品等。也有人服用鈣補充劑以補不足。然而攝取過量的鈣可能導致腎結石 。最新的膳食標準指出鈣的上限攝取量是每天2500 mg；一般人每天只須從自然食物和補充劑中攝取1500 mg的鈣，便已經足夠。

[编辑] 鈣補充劑（Dietary calcium supplement）

鈣補充劑的主要成分為鈣化合物，如碳酸鈣、檸檬酸鈣、乳酸鈣等，其中吸收率最高的為檸檬酸鈣約35％，碳酸鈣為27％，乳鈣質為29％，磷酸鈣為25％。碳酸鈣取材於牡蠣殼或珍珠貝等，葡萄糖酸鈣的溶解度較大。選購鈣補充劑應注意鈣離子的含量與鈣的來源。

[编辑] 與其他營養素之關係

維生素D有利於鈣質的吸收與利用。磷與鈣會相互拮抗競爭，影響彼此的吸收。飲食的鈣磷比例對嬰兒非常重要，比例失調會導致抽筋，對兒童及成人則較無影響。理論上鈣磷攝取是以1：1的比例最佳，但實際上有困難，因為鈣只存在於少部份的食物，磷卻幾乎存在所有的食物。如果鈣質攝取量偏低，又攝取大量的磷時（鈣：磷＜１：３），血鈣會下降，骨礦物質會分解釋出鈣，最終造成骨質流失；這種情形在老年人及停經婦女最為明顯。當鈣攝取不足時，食物中的蛋白質有利於鈣質的吸收；不過鈣攝取充足時，蛋白質就沒有促進吸收的效果。過量的蛋白質與脂肪則會促進鈣質的排泄，造成鈣質的流失。鈣質攝取過量會影響鐵、鋅等微量礦物的吸收。

[编辑] 鈣與疾病預防

攝取足夠鈣質可以預防骨質疏鬆症、直腸癌、降低男性前列腺癌的風險、維持血壓平衡。每天至少補充約800毫克的鈣質是最有效預防直腸癌的鈣攝取量，更年期婦女補充足夠的鈣質可以提高高密度脂蛋白（HDL）的濃度，這代表降低心血管疾病的風險與致命性。　

[编辑] 钙信号

植物细胞能够探知病原体，从而激发一个让植物对感染产生抵抗力的防卫系统。植物防卫通道中一个最早的步骤涉及胞质溶解钙水平的增加。然而，Ca2+信号导致有效植物免疫响应的机制尚不清楚。

[编辑] 参见

• 元素
• 元素周期表
• 同位素列表

• 碱土金属

[编辑] 參考文獻

[编辑] 外部链接

• 洛斯阿拉莫斯国家实验室 —— 钙（英文）
• WebElements.com —— 钙（英文）
• EnvironmentalChemistry.com —— 钙（英文）
• It's Elemental —— 钙（英文）

查 • 論 • 編 • 歷 碱土金属     鈹 Be 原子序数: 4 原子量: 9.012 熔点((K): 1551 沸点(K): 3243 电负性: 1.57 鎂 Mg 原子序数: 12 原子量: 24.305 熔点(K): 923 沸点(K): 1363 电负性: 1.31 鈣 Ca 原子序数: 20 原子量: 40.078 熔点(K): 1115 沸点(K): 1757 电负性: 1.00 鍶 Sr 原子序数: 38 原子量: 87.62 熔点(K): 1050 沸点(K): 1655 电负性: 0.95 鋇 Ba 原子序数: 56 原子量: 137.327 熔点(K): 1000 沸点(K): 2143 电负性: 0.89 鐳 Ra 原子序数: 88 原子量: (226.0254) 熔点(K): 973 沸点(K): 2010 电负性: 0.9