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Calcio

El calcio es un elemento metálico que pertenece al grupo 2 de la tabla periódica, y está ubicado entre el potasio y el escandio. Su número atómico es el 20, su masa atómica es igual a 40,087 unidades y es representado por el símbolo Ca, abreviatura del latín Calx.

El calcio es el 5° elemento más abundante en la corteza terrestre, contribuyendo con el 3,5% del peso total de esta. En la corteza terrestre, el calcio es hallado formando rocas y minerales importantes, como la calcita, la dolomita, la piedra caliza, el mármol y la dolomía.

Este metal fue descubierto en el año 1808 por el químico británico Humphry Davy, quien logró aislar calcio puro de una amalgama de mercurio y cal, mediante la electrólisis. Actualmente, la mejor manera de obtener calcio puro es mediante la electrólisis del cloruro de calcio.

Características y propiedades

El calcio es un elemento que forma parte de la serie química de los metales alcalinotérreos.

Es el tercer metal más abundante en la corteza del planeta, después del aluminio y el hierro.

Este metal no ha sido encontrado en estado puro en la naturaleza, a pesar de su baja reactividad en comparación con otros metales alcalinotérreos.

Sus propiedades son similares a las del bario, estroncio y el radio, que se encuentran en el mismo grupo químico.

El compuesto de calcio más común en el planeta es el carbonato de calcio, que compone a la piedra caliza, en fósiles y minerales como la fluorita, la anhidrita, entre otros.

Los iones de calcio desempañan un papel relevante en innumerables procesos fisiológicos y bioquímicos de los seres vivos. Es más, es el quinto elemento más abundante en el organismo humano.

Los principales productores de calcio son China, Rusia y Estados Unidos; en segundo plano se encuentran Canadá y Francia. Países como China y Rusia, obtienen el calcio puro de la electrolisis del cloruro de calcio, sin embargo, en Canadá y Estados Unidos lo obtienen mediante la reducción de la caliza con aluminio a elevadas temperaturas.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión se alcanza a los 842 °C, por otra parte, su punto de ebullición se logra a los 1484 °C.
  • La densidad estándar del calcio es igual a 1550 kg/m3.
  • Su estado ordinario es el sólido.
  • En estado sólido desarrolla una geometría cristalina cúbica centrada en las caras.
  • A temperaturas superiores a los 450 °C adopta una geometría hexagonal compacta y anisótropa.
  • Organolépticamente, es un metal blando y de coloración blancuzca plateada.
  • Es un metal paramagnético.
  • Presenta una relativa baja conductividad eléctrica y térmica.
  • Tiene una dureza de 1,75 Mohs.

Propiedades químicas

  • Un átomo de calcio está compuesto por 20 electrones, 20 protones y 20 neutrones.
  • Sus electrones vibran en 4 niveles de energía cuántica.
  • Sus estados de oxidación son +1 y +2.
  • Cuando entra en combustión emite una llama rojiza amarillenta y produce óxido de calcio y nitruro.
  • Al oxidarse genera una ligera capa de óxido y nitruro que lo aísla de nuevas interacciones. Durante esta reacción su coloración se torna amarillenta, sin embargo, en ambientes húmedos puede recuperar su coloración blancuzca grisácea.
  • El calcio puro reacciona explosivamente con el agua para producir hidróxido de calcio y liberar hidrógeno.
  • En estado puro puede ser diluido por amoniaco líquido para formar una solución azul oscura.

Usos

Buena parte del calcio metálico producido globalmente es usado por la industria metalúrgica. El calcio se desempeña como agente reductor en procesos de obtención de cromo, uranio, torio, zirconio, entre otros. Además, sirve como desulfurizador y descarburizador de aleaciones ferrosas y no ferrosas.

El calcio también participa en el proceso de producción de aleaciones de aluminio, berilio, cobre, plomo y magnesio, debido a que funciona como agente de aleación.

En la industria de la construcción, el calcio es un componente esencial del cemento, el cual es esencial para elaborar hormigón y mortero. Además, el calcio está presente en la cal.

El óxido de calcio, que comúnmente se conoce como cal viva, es un material constructivo muy usado, que también sirve para producir arcos luminosos de gran intensidad y como agente deshidratante industrial.

El hidróxido de calcio, o cal apagada, permite anular ciertas propiedades de la cal viva, posibilita tratar rocas y madera, y es utilizado como detector de dióxido de carbono.

Ciertos productos químicos, como los limpiadores de desagües, requieren de calcio metálico para generar calor e hidróxido de calcio, y así eliminar grasas y ciertas proteínas indeseables. Asimismo, los insecticidas dependen de las sales de calcio, especialmente del arseniato de calcio, para poder funcionar.

En medicina, los compuestos de calcio son utilizados como aditivos, fármacos y complementos alimenticios. Los más usados son el gluconato de calcio, el difosfato de calcio y el fosfato tri-cálcico.

Dónde se encuentra

El calcio es un elemento abundante en nuestro planeta, de hecho muy sencillo encontrarlo en los iones de calcio (Ca2+) o como complementos de otras moléculas.

Entre los países que extraen este mineral destaca: Marruecos ($1,07 Miles de millones), Jordania ($494 Millones), Rusia ($406 Millones), el Perú ($305 Millones) y Egipto ($234 Millones).

Se podría decir que el calcio conforma el 5% de la masa planetaria y el 2, 45% del organismo de los seres vivientes.

En el caso de los humanos, tanto los huesos como otros cartílagos cuentan con cantidades de calcio para mantener su dureza.

Entre otras cosas el calcio ayuda en la contracción muscular en conjunto con el potasio y el sodio natural.

Obtención

La obtención del mineral se da de diferentes maneras debido a que puede ser encontrado en diversos lugares.

Cuando se hace referencia al elemento como tal, nunca se muestra en su versión más pura sino que viene recubierta con carbonatos o sulfato cálcico.

De hecho, productos como la cal viva, el cemento y la escayola provienen de la mezcla de los materiales naturales antes descritos.

Se conoce que el calcio se aísla de otros elementos a través de la electrólisis con cloruro de calcio (CaCl2, subproducto del proceso Solvay) fundido, quedando de esta manera:

· ánodo: 2Cl → Cl2 (gas) + 2e

· cátodo: Ca2+ + 2 e → Ca

Pero se debe tener en cuenta que el calcio no solo está presente en la corteza terrestre, sino que muchas partes del cuerpo utilizan el mineral.

Algunas personas obtienen cantidades de calcio con la ingesta de algunas comidas como lácteos, sardinas, frutos secos, anchoas, legumbres, verduras verde oscuro y frutas.

Quién lo descubrió

El calcio fue descubierto por el científico Humphrey Davy a través de sus estudios de prueba con la electrólisis de una amalgama de mercurio y cal alrededor en los años 1808.

El investigador mezcló unos gramos de cal húmeda con óxido de mercurio sobre una lámina de platino y ánodo.

Lo curioso fue que la parte de la cal sumergida en el ácido hizo un cátodo y mediante la electrólisis se logró una amalgama destinada, pero que dejó residuos oxidables.

Davy al detectar la anomalía, no se encontraba seguro de haber obtenido calcio puro, pero fue Bunsen en 1854 y Matthiessen en 1856 quienes lograron obtener el mineral como resultado de una electrólisis del cloruro de calcio.

Al mismo tiempo, Heri Moissan sí logró el 99% de pureza del calcio a través de la electrólisis pero con yoduro en los inicios del siglo XX.

Actualmente, la comunidad científica se encuentra desarrollando nuevos hallazgos en torno al calcio para mejorar la elaboración productiva en los procesos industriales.