Calcium

iso	AN	demi-vie	MD	Ed MeV	PD
⁴⁰Ca	96.941%	Ca est stable avec 20 neutrons
⁴¹Ca	{syn.}	103,000 ans	ε	0.421	⁴¹K
⁴²Ca	0.647%	Ca est stable avec 22 neutrons
⁴³Ca	0.135%	Ca est stable avec 23 neutrons
⁴⁴Ca	2.086%	Ca est stable avec 24 neutrons
⁴⁶Ca	0.004%	Ca est stable avec 26 neutrons
⁴⁸Ca	0.187%	>6×10¹⁸ans	Bêta^-	4,272	⁴⁸Ti

Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

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

Le calcium est un métal alcalino-terreux gris et mou. Il est employé comme agent réducteur dans l'extraction du thorium, du zirconium et de l'uranium. Cet élément est également le cinquième élément le plus abondant de la croûte terrestre et est un élément essentiel pour la matière organique. Mais on ne le trouve jamais à l'état de corps pur dans la nature.

Sommaire

1 Caractéristiques notables
2 Applications physiques du calcium métal
3 Composés du calcium
4 Le calcium dans l'alimentation
- 4.1 Importance physiologique
- 4.2 Présence du calcium dans nos aliments
5 Histoire
6 Occurrence
7 Production industrielle
8 Voir aussi

[modifier] 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.

[modifier] 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.

[modifier] Composés du calcium

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)
Hydroxyde de calcium Ca(OH)₂ (chaux éteinte)
Carbure de Calcium CaC₂ (communément appelé "carbure"; son hydrolyse produit de l'acétylène ou éthyne)
Chlorure de calcium CaCl₂ parfois utilisé comme sel de déneigement en remplacement du chlorure de sodium
Fluorure de calcium CaF₂ (fluorite)
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

[modifier] Le calcium dans l'alimentation

[modifier] 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. Il 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 caclique. Il serait plus juste de considérer la PTH et le calcitriol comme les deux principales hormones du métabolisme phospho calcique. Voir aussi métabolisme du calcium.

[modifier] Présence du calcium dans nos 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 : amandes, persil, figues sèches, cresson, fèves de soja, poudre de cacao, pissenlit, jaune d'œuf, graines de sésame, épinard, certains poissons,... (voir à ce sujet Teneur en calcium des aliments). 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%.

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 par l'OMS sont de 500 mg par jour chez l'adulte.

[modifier] 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.

[modifier] Occurrence

Le calcium est le cinquième élément le plus abondant dans la croûte terrestre (il en forme plus de 3%) et un élément essentiel pour la formation des os, des dents et des coquilles. Le calcium joue également un rôle très important en physiologie cellulaire.

[modifier] Production industrielle

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

De façon simplifiée :

<math>\begin{matrix} & \\ 2Al + 3CaO & \overrightarrow{\qquad} & Al_2O_3 + 3Ca \\\end{matrix}</math>

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 chaux.