Плотность (кальцит) 2,74 г/см³, (арагонит) 2,83 г/см³. Температура плавления (кальцит) 825° C,(арагонит) 1339° C, температура разложения 900-1000° C.
Кальция карбонат получают взаимодействием известкового молока с углекислотой или хлоридом кальция (СаСl 2) с карбонатом натрия (Na 2 CO 3) в водном растворе.
Кальция карбонат (углекислый кальций, мел, кальциевая соль угольной кислоты) применяется:
- в лакокрасочной промышленности, в производстве красок и отделочных материалов;
- в химической промышленности при производстве карбида кальция;
- в стекольной промышленности при изготовлении стекла;
- в строительстве при производстве шпатлевок, различных герметиков и др.;
- в сельском хозяйстве, как известковое удобрение и для комплексного агрохимического окультуривания полей;
- в качестве наполнителя для резиновых смесей, бумаги, линолеума;
- в медицине как антацидное, противоязвенное, восполняющее дефицит кальция средство;
- в косметической промышленности при производстве зубного порошка, как наполнитель косметических средств;
- в пишевой промышленности, как пищевая добавка краситель E170.
Ка́льций — элемент главной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 20. Обозначается символом Ca (лат. Calcium). Простое вещество кальций (CAS-номер: 7440-70-2) — мягкий, химически активный щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета.
История и происхождение названия
Название элемента происходит от лат. calx (в родительном падеже calcis) — «известь», «мягкий камень». Оно было предложено английским химиком Хэмфри Дэви, в 1808 г. выделившим металлический кальций электролитическим методом. Дэви подверг электролизу смесь влажной гашёной извести с оксидом ртути HgO на платиновой пластине, которая являлась анодом. Катодом служила платиновая проволока, погруженная в жидкую ртуть. В результате электролиза получалась амальгама кальция. Отогнав из неё ртуть, Дэви получил металл, названный кальцием.
Соединения кальция — известняк, мрамор, гипс (а также известь — продукт обжига известняка) применялись в строительном деле уже несколько тысячелетий назад. Вплоть до конца XVIII века химики считали известь простым телом. В 1789 году А. Лавуазье предположил, что известь, магнезия, барит, глинозём и кремнезём — вещества сложные.
Из-за высокой химической активности кальций в свободном виде в природе не встречается.
На долю кальция приходится 3,38 % массы земной коры (5-е место по распространенности после кислорода, кремния, алюминия и железа). Содержание элемента в морской воде — 400 мг/л
Изотопы
Кальций встречается в природе в виде смеси шести изотопов: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, 46Ca и 48Ca, среди которых наиболее распространённый — 40Ca — составляет 96,97 %.
Из шести природных изотопов кальция пять стабильны. Шестой изотоп 48Ca, самый тяжелый из шести и весьма редкий (его изотопная распространённость равна всего 0,187 %), как было недавно обнаружено, испытывает двойной бета-распад с периодом полураспада 5,3×1019 лет.
В горных породах и минералах
Большая часть кальция содержится в составе силикатов и алюмосиликатов различных горных пород (граниты, гнейсы и т. п.), особенно в полевом шпате — анортите Ca.
В виде осадочных пород соединения кальция представлены мелом и известняками, состоящими в основном из минерала кальцита (CaCO3). Кристаллическая форма кальцита — мрамор — встречается в природе гораздо реже.
Довольно широко распространены такие минералы кальция, как кальцит CaCO3, ангидрит CaSO4, алебастр CaSO4·0.5H2O и гипс CaSO4·2H2O, флюорит CaF2, апатиты Ca5(PO4)3(F,Cl,OH), доломит MgCO3·CaCO3. Присутствием солей кальция и магния в природной воде определяется её жёсткость.
Кальций, энергично мигрирующий в земной коре и накапливающийся в различных геохимических системах, образует 385 минералов (четвёртое место по числу минералов).
Миграция в земной коре
В естественной миграции кальция существенную роль играет «карбонатное равновесие», связанное с обратимой реакцией взаимодействия карбоната кальция с водой и углекислым газом с образованием растворимого гидрокарбоната:
СаСО3 + H2O + CO2 ↔ Са (НСО3)2 ↔ Ca2+ + 2HCO3−
(равновесие смещается влево или вправо в зависимости от концентрации углекислого газа).
Огромную роль играет биогенная миграция.
В биосфере
Соединения кальция находятся практически во всех животных и растительных тканях. Значительное количество кальция входит в состав живых организмов. Так, гидроксиапатит Ca5(PO4)3OH, или, в другой записи, 3Ca3(PO4)2·Са(OH)2 — основа костной ткани позвоночных, в том числе и человека; из карбоната кальция CaCO3 состоят раковины и панцири многих беспозвоночных, яичная скорлупа и др. В живых тканях человека и животных 1,4-2 % Са (по массовой доле); в теле человека массой 70 кг содержание кальция — около 1,7 кг (в основном в составе межклеточного вещества костной ткани).
Получение
Свободный металлический кальций получают электролизом расплава, состоящего из CaCl2 (75-80 %) и KCl или из CaCl2 и CaF2, а также алюминотермическим восстановлением CaO при 1170—1200 °C:
4CaO + 2Al = CaAl2O4 + 3Ca.
Алюминотермия (алюмотермия; от лат. алюминий и греч. therme — тепло, жар) — способ получения металлов, неметаллов (а также сплавов) восстановлением их оксидов металлическим алюминием.
Физические свойства
Металл кальций существует в двух аллотропных модификациях (аллотро́пия (от др.-греч. αλλος — «другой», τροπος — «поворот, свойство») — существование одного и того же химического элемента в виде двух и более простых веществ, различных по строению и свойствам: так называемых аллотропических модификаций или аллотропических форм.). До 443 °C устойчив α-Ca с кубической гранецентрированной решеткой (параметр а = 0,558 нм), выше устойчив β-Ca с кубической объемно-центрированной решеткой типа α-Fe (параметр a = 0,448 нм). Стандартная энтальпия ΔH0 перехода α → β составляет 0,93 кДж/моль.
При постепенном повышении давления начинает проявлять свойства полупроводника, но не становится полупроводником в полном смысле этого слова (металлом уже тоже не является). При дальнейшем повышении давления возвращается в металлическое состояние и начинает проявлять сверхпроводящие свойства (температура сверхпроводимости в шесть раз выше, чем у ртути, и намного превосходит по проводимости все остальные элементы). Уникальное поведение кальция похоже во многом на стронций (т.е. параллели в периодической системе сохраняются).
Кальций — типичный щелочноземельный металл. Химическая активность кальция высока, но ниже, чем всех других щелочноземельных металлов. Он легко взаимодействует с кислородом, углекислым газом и влагой воздуха, из-за чего поверхность металлического кальция обычно тускло серая, поэтому в лаборатории кальций обычно хранят, как и другие щелочноземельные металлы, в плотно закрытой банке под слоем керосина или жидкого парафина.
В ряду стандартных потенциалов кальций расположен слева от водорода. Стандартный электродный потенциал пары Ca2+/Ca0 −2,84 В, так что кальций активно реагирует с водой, но без воспламенения:
Ca + 2Н2О = Ca(ОН)2 + Н2 + Q.
С активными неметаллами (кислородом, хлором, бромом) кальций реагирует при обычных условиях:
2Са + О2 = 2СаО
Са + Br2 = CaBr2.
При нагревании на воздухе или в кислороде кальций воспламеняется. С менее активными неметаллами (водородом, бором, углеродом, кремнием, азотом, фосфором и другими) кальций вступает во взаимодействие при нагревании, например:
Са + Н2 = СаН2, Ca + 6B = CaB6,
3Ca + N2 = Ca3N2, Са + 2С = СаС2,
3Са + 2Р = Са3Р2 (фосфид кальция), известны также фосфиды кальция составов СаР и СаР5;
2Ca + Si = Ca2Si (силицид кальция), известны также силициды кальция составов CaSi, Ca3Si4 и CaSi2.
Протекание указанных выше реакций, как правило, сопровождается выделением большого количества теплоты (то есть эти реакции — экзотермические). Во всех соединениях с неметаллами степень окисления кальция +2. Большинство из соединений кальция с неметаллами легко разлагается водой, например:
СаН2 + 2Н2О = Са(ОН)2 + 2Н2,
Ca3N2 + 3Н2О = 3Са(ОН)2 + 2NH3.
Ион Ca2+ бесцветен. При внесении в пламя растворимых солей кальция пламя окрашивается в кирпично-красный цвет.
Такие соли кальция, как хлорид CaCl2, бромид CaBr2, иодид CaI2 и нитрат Ca(NO3)2, хорошо растворимы в воде. Нерастворимы в воде фторид CaF2, карбонат CaCO3, сульфат CaSO4, ортофосфат Ca3(PO4)2, оксалат СаС2О4 и некоторые другие.
Важное значение имеет то обстоятельство, что, в отличие от карбоната кальция СаСО3, кислый карбонат кальция (гидрокарбонат) Са(НСО3)2 в воде растворим. В природе это приводит к следующим процессам. Когда холодная дождевая или речная вода, насыщенная углекислым газом, проникает под землю и попадает на известняки, то наблюдается их растворение:
СаСО3 + СО2 + Н2О = Са(НСО3)2.
В тех же местах, где вода, насыщенная гидрокарбонатом кальция, выходит на поверхность земли и нагревается солнечными лучами, протекает обратная реакция:
Са(НСО3)2 = СаСО3 + СО2 + Н2О.
Так в природе происходит перенос больших масс веществ. В результате под землей могут образоваться огромные провалы, а в пещерах образуются красивые каменные «сосульки» — сталактиты и сталагмиты.
Наличие в воде растворенного гидрокарбоната кальция во многом определяет временную жёсткость воды. Временной её называют потому, что при кипячении воды гидрокарбонат разлагается, и в осадок выпадает СаСО3. Это явление приводит, например, к тому, что в чайнике со временем образуется накипь.
Карбонат кальция
Карбонат кальция (мел, углекислый кальций, известняк) — неорганическое химическое соединение, соль угольной кислоты и кальция. Химическая формула — . В природе встречается в виде минералов — кальцита, арагонита и ватерита. Карбонат кальция является главной составной частью известняка, мела и мрамора. Нерастворим в воде и этаноле.
Зарегистрирован как белый пищевой краситель (E170).
Используется как белый пищевой краситель Е170. В виде карбоната кальция мел используется для написания на досках. Для самых различных целей используется в быту: для побелки потолков, покраски стволов деревьев, для подщелачивания почвы в садоводстве.
Очищенный от посторонних примесей, карбонат кальция широко используется в бумажной и пищевой промышленности, при производстве пластмасс, красок, резины, продукции бытовой химии, в строительстве. Производители бумаги используют карбонат кальция одновременно в качестве отбеливателя, наполнителя (заменяя им дорогостоящие волокна и красители), а также раскислителя. Производители стеклянной посуды, бутылок, стекловолокна используют карбонат кальция в огромных количествах в качестве источника кальция — одного из основных элементов, необходимых для производства стекла. Широко используется при производстве продукции личной гигиены (например, зубной пасты), и даже в медицинской промышленности. В пищевой промышленности часто используется в качестве антислеживающего агента и разделителя в сухих молочных продуктах. При употреблении сверх рекомендованной дозы (1,5 г в день) может вызывать молочно-щелочной синдром (синдром Бернетта). Рекомендован при болезнях костных тканей.
Производители пластмассы — одни из основных потребителей карбоната кальция (более 50 % всего потребления). Используемый в качестве наполнителя и красителя, карбонат кальция необходим при производстве поливинилхлорида (PVC), полиэфирных волокон (кримплен, лавсан, и т. п.), полеолефинов. Изделия из данных видов пластмасс распространены повсеместно — это трубы, сантехника, кафельная плитка, черепица, линолеум, ковровые покрытия, и т. п. Карбонат кальция составляет порядка 20 % красящего пигмента, используемого при производстве красок.
Подавляющее большинство карбоната кальция, добывающееся из полезных ископаемых, используется в промышленности. Чистый карбонат кальция (например, для производства продуктов питания или использования в фармацевтических целях), может быть изготовлен из чистого источника (как правило, мрамор).
В качестве альтернативы карбонат кальция может быть подготовлен кальцинацией оксида кальция. Вода добавляется к этому оксиду, давая гидроксид кальция, и затем проводится углекислый газ, который проходит через этот раствор для осаждения желаемого карбоната кальция.
Применение металлического кальция
Главное применение металлического кальция — это использование его как восстановителя при получении металлов, особенно никеля, меди и нержавеющей стали. Кальций и его гидрид используются также для получения трудновосстанавливаемых металлов, таких, как хром, торий и уран. Сплавы кальция со свинцом находят применение в аккумуляторных батареях и подшипниковых сплавах. Кальциевые гранулы используются также для удаления следов воздуха из электровакуумных приборов.
Легирование сплавов
Чистый кальций применяется для легирования свинца, идущего на изготовление аккумуляторных пластин, необслуживаемых стартерных свинцово-кислотных аккумуляторов с малым саморазрядом. Также металлический кальций идет на производство качественных кальциевых баббитов БКА.
Ядерный синтез
Изотоп 48Ca — наиболее эффективный и употребительный материал для производства сверхтяжёлых элементов и открытия новых элементов таблицы Менделеева. Например, в случае использования ионов 48Ca для получения сверхтяжёлых элементов на ускорителях ядра этих элементов образуются в сотни и тысячи раз эффективней, чем при использовании других «снарядов» (ионов).
Применение соединений кальция
Гидрид кальция
Гидри́д ка́льция — сложное неорганическое вещество с химической формулой CaH2.
Белого цвета. При плавлении разлагается. Чувствителен к кислороду воздуха. Сильный восстановитель, реагирует с водой, кислотами. Применяется как твердый источник водорода (1 кг. CaH2 дает 1 000 л. H2), осушитель газов и жидкостей, аналитический реагент для количественного определения воды в кристаллогидратах.
Нагреванием кальция в атмосфере водорода получают CaH2 (гидрид кальция), используемый в металлургии (металлотермии) и при получении водорода в полевых условиях.
Оптические и лазерные материалы
Фторид кальция (флюорит) применяется в виде монокристаллов в оптике (астрономические объективы, линзы, призмы) и как лазерный материал. Вольфрамат кальция (шеелит) в виде монокристаллов применяется в лазерной технике, а также как сцинтиллятор.
Ацетат кальция
Ацетат кальция — кальциевая соль уксусной кислоты. Бесцветное кристаллическое вещество хорошо растворимое в воде.Формула (CH3COO)2Ca
В лаборатории получают действием уксусной кислоты на карбонат кальция до прекращения выделения газа.
2CH3COOH+CaCO3→(CH3COO)2Ca+H2O+CO2Используется в лаборатории для получения диметилкетона (ацетона). Эту реакцию осуществляют нагревая ацетат кальция.
(CH3COO)2Ca→CH3C(O)CH3+CaCO3
Ацетат кальция зарегистрирован в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки E263
Сульфид кальция
Сульфид кальция — неорганическое бинарное химическое соединение с формулой CaS.
Известен минерал Ольдгамит (англ. Oldhamite) состоящий из сульфида кальция с примесями магния, натрия, железа, меди. Кристаллы бледно-коричневого цвета, переходящего в темно-коричневый.
Физические свойства
Белые кристаллы, кубическая гранецентрированная решётка типа NaCl (a=0.6008 нм). При плавлении разлагается. В кристалле каждый ион S2− ион окружен октаэдром, состоящим из шести ионов Са2+, в то время как каждый ион Са2+ окружен шестью S2− ионами.
Малорастворим в холодной воде, кристаллогидратов не образует. Как и многие другие сульфиды, сульфид кальция в присутствии воды подвергается гидролизу и имеет запах сероводорода.
Применяют для приготовления люминофоров, а также в кожевенной промышленности для удаления волос со шкур, также применяется в медицинской промышленности в качестве гомеопатического средства.
Карбид кальция
Карбид кальция CaC2 широко применяется для получения ацетилена и для восстановления металлов, а также при получении цианамида кальция (нагреванием карбида кальция в азоте при 1200 °C, реакция идет экзотермически, проводится в цианамидных печах).
Химические источники тока
Кальций, а также его сплавы с алюминием и магнием используются в резервных тепловых электрических батареях в качестве анода(например кальций-хроматный элемент). Хромат кальция используется в таких батареях в качестве катода. Особенность таких батарей — чрезвычайно долгий срок хранения (десятилетия) в пригодном состоянии, возможность эксплуатации в любых условиях (космос, высокие давления), большая удельная энергия по весу и объёму. Недостаток в недолгом сроке действия. Такие батареи используются там, где необходимо на короткий срок создать колоссальную электрическую мощность (баллистические ракеты, некоторые космические аппараты и.др.).
Огнеупорные материалы
Оксид кальция, как в свободном виде, так и в составе керамических смесей, применяется в производстве огнеупорных материалов.
Лекарственные средства
Соединения кальция широко применяются в качестве антигистаминного средства.
- Хлорид кальция
Хлорид кальция (CaCl2) — лекарственное средство, восполняющие дефицит Ca2+. Растворы хлорида кальция использовались в качестве противоаллергического средства (внутреннее).
Препарат Ca2+, восполняет дефицит Ca2+, необходимого для осуществления процесса передачи нервных импульсов, сокращения скелетных и гладких мышц, деятельности миокарда, формирования костной ткани, свёртывания крови. Снижает проницаемость клеток и сосудистой стенки, предотвращает развитие воспалительных реакций, повышает устойчивость организма к инфекция м и может значительно усиливать фагоцитоз (фагоцитоз, снижающийся после приёма NaCl, возрастает после приема Ca2+). При внутривенном введении стимулирует симпатический отдел вегетативной нервной системы, усиливает выделение надпочечниками адреналина, оказывает умеренное диуретическое действие.
Приблизительно 1/5-1/3 часть перорально введенного препарата всасывается в тонком кишечнике; этот процесс зависит от присутствия витамина D, pH, особенностей диеты и наличия факторов, способных связывать Ca2+. Абсорбция Ca2+ возрастает при его дефиците и использовании диеты со сниженным содержанием Ca2+. В плазме около 45% находится в комплексе с белками. Около 20% выводится почками, остальное количество (80%) удаляется с содержимым кишечника.
Повышенная потребность в Ca2+ (беременность, период лактации, период усиленного роста организма); кровотечения различной этиологии и локализации (легочные, желудочно-кишечные, носовые, маточные и др.); аллергические заболевания (сывороточная болезнь, крапивница, лихорадочный синдром, зуд, ангионевротический отёк); бронхиальная астма, дистрофические алиментарные отёки, спазмофилия, тетания, туберкулез легких, рахит, остеомаляция, свинцовые колики; гипопаратиреоз, гипокальциемия, повышенная проницаемость сосудов (геморрагический васкулит, лучевая болезнь), гепатит паренхиматозный, гепатит токсический, нефрит, эклампсия, слабость родовой деятельности, отравление солями Mg2+, щавелевой и фтористой кислотами; пароксизмальная миоплегия (гиперкалиемическая форма); воспалительные и экссудативные процессы (пневмония, плеврит, аднексит, эндометрит и др.); экзема, псориаз.
При приеме внутрь - гастралгия, изжога. При внутривенном введении - ощущение жара, гиперемия кожи лица, брадикардия, при быстром введении - фибрилляция желудочков сердца. Местные реакции (при внутривенном введении): боль и гиперемия по ходу вены.
Нельзя вводить подкожно или внутримышечно - возможен некроз тканей (высокие концентрации CaCl2, начиная с 5%, вызывают сильное раздражение). При внутривенном введении CaCl2 появляется ощущение жара сначала в полости рта, а затем по всему телу (ранее использовали для определения скорости кровотока - время между моментом его введения в вену и появлением ощущения жара).
Замедляет абсорбцию тетрациклинов, дигоксина, пероральных препаратов Fe (интервал между их приемами должен быть не менее 2 ч). При сочетании с тиазидовыми диуретиками может усиливать гиперкальциемию, снижать эффект кальцитонина при гиперкальциемии, снижает биодоступность фенитоина.
- Глюконат кальция
Порошок белого цвета зернистый или кристаллический. Растворим в воде, практически нерастворим в спирте и эфире. Содержит до 9% кальция.
Препарат Ca2+, восполняет дефицит Ca2+, необходимого для осуществления процесса передачи нервных импульсов, сокращения скелетных и гладких мышц, деятельности миокарда, формирования костной ткани, свертывания крови.
Показания
- Заболевания, сопровождающиеся гипокальциемией, повышением проницаемости клеточных мембран (в том числе сосудов), нарушением проведения нервных импульсов в мышечной ткани.
- Гипопаратиреоз (латентная тетания, остеопороз), нарушения обмена витамина D: рахит (спазмофилия, остеомаляция), гиперфосфатемия у больных ХПН.
- Повышенная потребность в Ca2+ (беременность, период лактации, период усиленного роста организма), недостаточное содержание Ca2+ в пище, нарушение его обмена (в постменопаузном периоде).
- Усиленное выведение Ca2+ (длительный постельный режим, хроническая диарея, вторичная гипокальциемия на фоне длительного приема диуретиков и противоэпилептических ЛС, ГКС).
- Кровотечения различной этиологии; аллергические заболевания (сывороточная болезнь), крапивница, лихорадочный синдром, зуд, зудящие дерматозы, реакции на введение ЛС и прием пищевых продуктов, ангионевротический отек); бронхиальная астма, дистрофические алиментарные отеки, легочный туберкулёз, свинцовые колики; эклампсия.
- Отравление солями Mg2+, щавелевой и фтористой кислотами и их растворимыми солями (при взаимодействии с кальция глюконатом образуются нерастворимые и нетоксичные кальция оксалат и кальция фторид).
- Паренхиматозный гепатит, токсические поражения печени, нефриты, гиперкалиемическая форма пароксизмальной миоплегии.
Больным с незначительной гиперкальциурией, снижением клубочковой фильтрации или с нефроуролитиазом в анамнезе назначение должно проводиться под контролем концентрации Ca2+ в моче. Для снижения риска развития нефроуролитиаза рекомендуется обильное питьё.
- Глицерофосфат кальция
Глицерофосфа́т ка́льция (лат. calcium glycerophosphate) — кальциевая соль 1,2,3-пропантриол моногидрогенфосфата или дигидрогенфосфата.
Брутто-формула: C3H7CaO6P
Характеристика: белый кристаллический порошок без запаха, горьковатый на вкус. Растворим в разведенной соляной кислоте.
Фармакологическое действие: восполняет дефицит кальция, общеукрепляющее. Восстанавливает уровень кальция в организме, стимулирует анаболические процессы.
Показания: гипокальциемия, снижение общей сопротивляемости и тонуса при гипотрофии, переутомлении, истощении нервной системы, рахите.
Противопоказания: гиперкальциемия.
Способ применения и дозы: внутрь, взрослым — по 0,2-0,5 г, детям — по 0,05-0,2 г 2-3 раза в сутки.
Кроме того, соединения кальция вводят в состав препаратов для профилактики остеопороза, в витаминные комплексы для беременных и пожи
Биологическая роль кальция
Кальций — распространенный макроэлемент в организме растений, животных и человека. В организме человека и других позвоночных большая его часть содержится в скелете и зубах в виде фосфатов. Из различных форм карбоната кальция (извести) состоят скелеты большинства групп беспозвоночных (губки, коралловые полипы, моллюски и др.). Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, а также в обеспечении постоянного осмотического давления крови. Ионы кальция также служат одним из универсальных вторичных посредников и регулируют самые разные внутриклеточные процессы — мышечное сокращение, экзоцитоз, в том числе секрецию гормонов и нейромедиаторов и др. Концентрация кальция в цитоплазме клеток человека составляет около 10−7 моль, в межклеточных жидкостях около 10−3 моль.
Потребность в кальции зависит от возраста. Для взрослых необходимая дневная норма составляет от 800 до 1000 миллиграммов (мг), а для детей от 600 до 900 мг, что для детей очень важно из-за интенсивного роста скелета. Большая часть кальция, поступающего в организм человека с пищей, содержится в молочных продуктах, оставшийся кальций приходится на мясо, рыбу, и некоторые растительные продукты (особенно много содержат бобовые). Всасывание происходит как в толстом, так и тонком кишечнике и облегчается кислой средой, витамином Д и витамином С, лактозой, ненасыщенными жирными кислотами. Немаловажна роль магния в кальциевом обмене, при его недостатке кальций «вымывается» из костей и осаждается в почках (почечные камни) и мышцах.
Усваиванию кальция препятствуют аспирин, щавелевая кислота, производные эстрогенов. Соединяясь с щавелевой кислотой, кальций дает нерастворимые в воде соединения, которые являются компонентами камней в почках.
Содержания кальция в крови из-за большого количества связанных с ним процессов точно регулируется, и при правильном питании дефицита не возникает. Продолжительное отсутствие в рационе может вызвать судороги, боль в суставах, сонливость, дефекты роста, а также запоры. Более глубокий дефицит приводит к постоянным мышечным судорогам и остеопорозу. Злоупотребление кофе и алкоголем могут быть причинами дефицита кальция, так как часть его выводится с мочой.
Избыточные дозы кальция и витамина Д могут вызвать гиперкальцемию, после которой следует интенсивная кальцификация костей и тканей (в основном затрагивает мочевыделительную систему). Продолжительный переизбыток нарушает функционирование мышечных и нервных тканей, увеличивает свертываемость крови и уменьшает усвояемость цинка клетками костной ткани. Максимальная дневная безопасная доза составляет для взрослого от 1500 до 1800 миллиграмм.
Рекомендуемые Всемирной Организацией Здравоохранения суточные нормы потребления кальция.
Дети до 3 лет — 600 мг.
Дети от 4 до 10 лет — 800 мг.
Дети от 10 до 13 лет — 1000 мг.
Подростки от 13 до 16 лет — 1200 мг.
Молодежь от 16 и старше — 1000 мг.
Взрослые от 25 до 50 лет — от 800 до 1200 мг.
Беременные и кормящие грудью женщины — от 1500 до 2000 мг.
По результатам американских исследований, наиболее легко усваивается лимоннокислый кальций (цитрат). Так, в исследовании, проведённом с участием женщин в постменопаузальном периоде, было установлено, что усвояемость цитрата кальция в 2,5 раза выше, чем карбоната.
Пониженная или нулевая кислотность желудка встречается до вольно часто. В основном она характерна для
лиц старшего возраста, когда особенно высока потребность в кальции для предупреждения остеопороза. Установлено, что после 50 лет пониженная кислотность отмечается примерно у 40 % людей. В этих условиях усвоение карбоната кальция, для растворения которого в желудке необходима соляная кислота, падает до 2%. А усвоение цитрата кальция, для растворения которого в желудке соляная кислота не требуется, составляет 44 %. В результате в условиях пониженной кислотности цитрат кальция поставляет в организм в 11 раз больше кальция, чем карбонат.
Основные источники кальция
Много кальция содержится в молочных продуктах, мясе, рыбе и морепродуктах, орехах, зелени репы, одуванчике, сыре тофу, капусте, бобовых.
- мак 1460
- кунжут 783
- крапива 713
- подорожник 412
- сардины в масле 330
- шиповник 257
- миндаль 25
- лесной орех 226
- соя бобы сухие 201
- молоко коровье 120
- рыба 30-90
- творог 80
- хлеб с отрубями 60
- мясо, субпродукты, крупы, свекла - менее 50
Усваиванию кальция препятствуют аспирин, щавелевая кислота, производные эстрогена. Соединяясь с щавелевой кислотой кальций дает нерастворимые в воде соединения, которые являются компонентами камней в почках.
Карбонат кальция - антацидный, противоязвенный, восполняющий дефицит кальция препарат.
Фармакологическое действие Карбоната кальция
Карбонат кальция ослабляет или полностью нейтрализует повреждающее действие соляной кислоты на слизистые оболочки пищевода и желудка. После приема препарата уменьшается кислотность желудочного сока, нормализуется электролитный баланс.
Кальций, как макроэлемент, необходим для формирования костной ткани, стабильной работы сердца, нормальной передачи нервных импульсов. Кроме того, кальций участвует в процессе свертывания крови.
Существует еще один препарат с таким же, как у Карбоната кальция, антацидным действием. Это - Кальция карбонат + магния карбонат – препарат, снижающий кислотность желудка, уменьшающий расщепление белков (пептическую активность желудочного сока).
Действие препарата не вызывает изменения кислотно-щелочного равновесия, а также повышенного выделения соляной кислоты после приема лекарства. Магний - один из действующих компонентов препарата - помогает активизировать процессы обмена, оказывает спазмолитическое, антиаритмическое, антиагрегантное действия. Кроме того, микроэлемент принимает участие в регулировании синтеза нуклеиновых кислот и белка, отвечает за процессы переноса, хранения и утилизации энергии.
Форма выпуска
Препараты выпускают в виде таблеток и порошка Карбоната кальция, а также в виде обычных и жевательных таблеток кальция с магнием.
Показания к применению Карбоната кальция
Карбонат кальция применяют: при рефлюкс-эзофагите, расстройствах пищеварения, метеоризме, дискомфорте и болях в эпигастрии, при повышенной кислотности желудочного сока, для профилактики остеопороза у пожилых, кариеса и рахита у детей.
Прием препарата Кальция карбонат + магния карбонат необходим при заболеваниях пищеварительного тракта, сопровождающихся повышенной секрецией и кислотностью желудочного сока.
Препарат, кроме того, назначают в случае дефицита магния, определяемого по таким признакам, как: нарушение сна, утомляемость, мышечные спазмы, миалгия. Прием комплекса дает неплохой эффект во время быстрого роста детей, интенсивных занятий спортом.
Препарат полезен для профилактики оксалатного нефроуролитиаза. Разрешается назначение беременным женщинам, но только после консультации гинеколога, наблюдающего за течением беременности.
Лекарственное взаимодействие Карбоната кальция
Одновременный прием внутрь Карбоната кальция с другими лекарственными средствами может замедлить их абсорбцию. Прием препарата вместе с антибиотиками, принадлежащими к группе тетрациклинов, приводит к уменьшению концентрации тетрациклинов в плазме крови и снижению их клинической эффективности.
Карбонат кальция, принимаемый одновременно с тиазидными диуретиками, увеличивает риск развития метаболического алкалоза и гиперкальциемии.
Одновременный прием препарата с индометацином уменьшает абсорбцию вещества и его негативное раздражающее действие на желудочно-кишечный тракт.
Клиническая эффективность левотироксина также уменьшается, если его принимать вместе с Карбонатом кальция.
Способ применения Карбоната кальция
Для взрослых доза таблеток и порошка Карбоната кальция, принимаемая с целью нейтрализации соляной кислоты, составляет от 0,5 до 1 грамма в сутки. С целью профилактики остеопороза - от 0,6 до 1, 2 грамма в сутки.
Кальция карбонат, магния карбонат назначают взрослым и детям, начиная с двенадцатилетнего возраста, по две таблетки на один прием. Препарат принимают в момент возникновения симптомов заболевания, либо после еды. В сложных ситуациях допустим прием лекарства каждые два часа. Таблетки не рекомендуется глотать, их нужно держать во рту до полного растворения (рассасывания). Максимальная доза - двенадцать таблеток в сутки.
Побочные действия Карбоната кальция
В результате длительного применения Карбоната кальция в организме могут накапливаться щелочные вещества, что, в свою очередь, вызывает повышение уровня pH в крови и тканях.
При передозировке (больше двух граммов кальция в сутки) возникает гиперкальциемия или молочно-щелочной синдром, сопровождающийся головной болью, слабостью, нарушением аппетита (иногда приводящего к анорексии), тошнотой, рвотой, запором, болью в животе, жаждой, полиурией, вялостью, болью в мышцах и суставах, нарушением сердечного ритма, поражением почек.
При появлении вышеперечисленных симптомов обязательно нужно сделать промывание желудка, принять активированный уголь. Также необходима симптоматическая терапия с поддержанием жизненно важных функций.
Кальций с магнием способен вызвать диарею, аллергические реакции, гипермагниемию, гиперкальциемию (особенно у больных, страдающих почечной недостаточностью). Все симптомы проходят после прекращения приема препарата.
Противопоказания к применению Карбоната кальция
Таблетки Карбоната кальция, предназначенные для профилактики и лечения остеопороза, кариеса и рахита, не следует принимать для понижения кислотности. В качестве антацидного средства Кальция карбонат не рекомендуется принимать более шестнадцати таблеток в день.
Запрещено принимать препарат в максимальной дозе больше двух недель без осмотра врача. Если же по показаниям необходим длительный прием в высоких дозах, требуется регулярный контроль показателей функции почек и концентрации кальция в крови.
Кальций с магнием запрещен к применению детям, не достигшим двенадцатилетнего возраста, а так же пациентам с такими заболеваниями, как: фенилкетонурия, серьезные заболевания почек, гиперкальциемия, гиперчувствительность к компонентам препарата.
Условия хранения
Для хранения препаратов необходимо сухое место с температурой не более +25 °С.
Карбонат кальция представляет собой химическое соединение неорганической природы, в состав которого входит природный кальций и Данное соединение широко встречается в природе в составе известняков, мела, твердых пород мрамора, а также в виде природных минералов кальцита, арагонита и других.
Карбонат кальция используется в самых различных областях промышленности - он незаменим при производстве стекла, широко применяется в пищевой промышленности (там он более известен под маркой Е170) в качестве пищевого красителя белого цвета, является одним из компонентов при изготовлении красок, пластмасс, Основные потребители карбоната кальция - это производители всевозможных пластмасс и пластиков, ведь даже привычные всем сегодня пластиковые панели, линолеум, и черепица - это производные карбоната кальция. Но самым привычным видом, в котором нам знакомо это вещество, являются, конечно же, известные всем с детства таблетки.
Карбонат кальция: применение в медицине.
Использование данного в медицине обусловлено, прежде всего, содержанием в нем кальция в чистом виде. Поэтому данный препарат применяют для восполнения кальция в организме, а также в составе комплексной терапии при лечении заболеваний суставов. Карбонат кальция отлично помогает укрепить кости и зубы, а также рекомендован для улучшения качества ногтей и волос. Помимо этого препарат обладает уникальным свойством нейтрализовать действие соляной кислоты и приводить в норму повышенную кислотность желудка.
Основными показаниями к применению данного препарата являются:
Гиперацидность желудочного сока, а также возникающие на ее фоне всевозможные заболевания желудочно-кишечного тракта. Это гастриты, в том числе и в фазе обострения, дуодениты, язвенные обострения, а также изжога.
Дефицит кальция или повышенная потребность в нем в отдельные периоды жизни: рахит и ранний остеопороз, в том числе возникший после менопаузы, а также период беременности, лактации, гипокальциемия, возникающая в результате плохого всасывания кальция или же вследствие его повышенного выведения из организма.
Карбонат кальция: инструкция по применению.
При дозировании препарата учитывают возраст пациента, а также специфику заболевания. Для детей в возрасте до 10 при лечении рахита или кариеса доза колеблется, в зависимости от веса, от 300 до 600 мг в сутки.
При заболевания ЖКТ препарат назначают для приема внутрь, доза составляет от 0,5 до 1 гр. в сутки.
Для восполнения дефицита кальция, профилактики остеопороза, а также в составе комплексного лечения состояния волос и ногтей, доза препарата подбирается индивидуально, с учетом лекарственного взаимодействия, веса, роста, и состояния ЖКТ. Она может колебаться в диапазоне от 250 мл до 1,5 гр. в сутки.
Противопоказания.
Несмотря на широкий спектр действия, природное происхождение и универсальность, данный препарат также имеет некоторые ограничения в применении.
Наличие камней в почках, особенно кальциевого происхождения.
Склонность кровеносной системы к образованию тромбов.
Атеросклероз в тяжелой форме.
Индивидуальная непереносимость препарата.
Гиперкальциемия.
Также при приеме карбоната кальция следует учитывать и некоторые особенности его взаимодействия с другими препаратами. Так, он обладает способностью при одновременном приеме с антибиотиками, относящимися к группе тетрациклина, снижать их эффективность и уменьшать концентрацию тетрациклина в крови. Также препарат способен снижать абсорбцию индометацина, левотироксина и некоторых других лекарственных средств.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Карбонат кальция в обычных условиях представляет собой вещество белого цвета (рис. 1), которое при прокаливании разлагается, однако плавится без разложения (условие - избыточное давление CO 2).
Практически не растворяется в воде.
Рис. 1. Карбонат кальция. Внешний вид.
Основные характеристики карбоната кальция приведены в таблице ниже:
Получение карбоната кальция
Основной способ получения карбоната кальция заключается в смешивании твердого оксида кальция с водой — образуется так называемое известковое молоко. Так как гидроксид кальция немного растворяется в воде, то после отфильтровывания известкового молока получается прозрачный раствор - известковая вода, которая мутнеет при пропускании через неё диоксида углерода.
CaO + H 2 O = Ca(OH) 2 ;
Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 ↓.
Химические свойства карбоната кальция
Карбонат кальция — это средняя соль, образованная сильным основанием (гидроксид кальция Ca(OH) 2) и слабой кислотой (угольная H 2 CO 3). В водном растворе он гидролизуется. Гидролиз протекает по аниону. Наличие анионов OH — свидетельствует о щелочном характере среды.
CaCO 3 ↔ Ca 2+ +CO 3 2- ;
Ca 2+ +CO 3 2- + HOH ↔ HCO 3 — + Ca 2+ + OH — ;
CaCO 3 + HOH ↔ Ca(HCO 3) 2 + Ca(OH) 2 ↓.
Карбонат кальция взаимодействует с концентрированными растворами сильных минеральных кислот:
Он способен реагировать с щелочами в водных растворах:
CaCO 3 + 2NaOH aq = Na 2 CO 3 + Ca(OH) 2 ↓.
Взаимодействие карбоната кальция с другими солями возможно только если продукт взаимодействия выводится из реакционной среды:
CaCO 3 + 2NH 4 Cl con = CaCl 2 + 2NH 3 + CO 2 + H 2 O.
При нагревании данная соль разлагается:
CaCO 3 = CaO + CO 2 (t, o С = 900 — 1000).
Пропускание диоксида углерода через раствор карбоната кальция приводит к образованию кислой соли - гидрокарбоната кальция:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O ↔Ca(HCO 3) 2 .
Применение карбоната кальция
Карбонат кальция нашел широкое применение в различных отраслях промышленности. Так, например, его используют в пищевой (добавка Е710 - белый краситель) и бумажной промышленности, при производстве полимеров, лакокрасочных материалов, бытовой химии и т.д.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Вычислите массу карбоната кальция, который может прореагировать с концентрированным раствором соляной кислоты объемом 200 мл (массовая доля HCl 34%, плотность 1,168кг/л). Определите объем диоксида углерода, выделяющийся в результате этой реакции. |
| Решение | Запишем уравнение реакции:
CaCO 3 + 2HCl conc = CaCl 2 + CO 2 + H 2 O. Найдем массу раствора соляной кислоты, а также массу растворенного вещества HCl в нем: m solution =V solution × ρ; m solution =0,2 × 1,168 = 0,2336 кг = 233,6 г. ω = m solute / m solution × 100%; m solute = ω / 100% ×m solution ; m solute (HCl) = ω (HCl) / 100% ×m solution ; m solute (HCl) = 34 / 100% × 233,6 = 79,424 г. Рассчитаем количество моль соляной кислоты (молярная масса равна 36,5 г/моль): n(HCl) = m (HCl) / M (HCl); n (HCl) = 79,424 / 36,5 = 2,176 моль. Согласно уравнению реакции n (HCl) :n (CO 2) =2: 1. Значит, n(CO 2) = ½ n(HCl) = ½×2,176 = 1,088моль. Тогда, объем выделившегося диоксида углерода будет равен: V (CO 2) = n (CO 2) × V m ; V (CO 2) = 1,088 × 22,4 = 24,37л. Согласно уравнению реакции n(HCl) :n (CaCO 3) =2: 1. Значит,количество вещества карбоната кальция будет равно: n (CaCO 3) = ½ ×n (NaOH) = ½× 2,176 = 1,088моль. Тогда масса карбоната кальция, вступившего в реакцию будет равна (молярная масса - 100 г/моль): m (CaCO 3) = n (CaCO 3)× M (CaCO 3); m (CaCO 3) = 1,088 × 100 = 108,8г. |
| Ответ | Масса карбоната кальция равна 108,8 г, объем диоксида углерода равен 24,37 л. |
ПРИМЕР 2
| Задание | Вычислите массу оксида кальция, который потребуется для получения карбоната кальция по реакции взаимодействия с диоксидом углерода массой 3,5 г. |
| Решение | Запишем уравнение реакции взаимодействия оксида кальция и диоксида углерода с образованием карбоната кальция:
CaO + CO 2 = CaCO 3 ↓. Рассчитаем количество вещества диоксида углерода (молярная масса - 44 г/моль): n(CO 2) = m (CO 2) / M (CO 2); n (CO 2) = 3,5 / 44 = 0,08 моль. Согласно уравнению реакции n(CO 2) : n(CaO) = 1:1 . Тогда количество моль оксида кальция будет равно: n (CaO) = n (CO 2) = 0,08 моль. Найдем массу оксида кальция (молярная масса - 56 г/моль): m (CaO) = n (CaO) × M (CaO); m (CaO) = 0,08 × 56 = 4,48 г. |
| Ответ | Масса оксида кальция равна 4,48 г |
