Какое свойство кальция позволяет применять его в

Кальций (Calcium, Са) – один из самых распространенных макроэлементов в организме человека, являющийся строительным материалом для костей человека или животных.

Кроме того, кальций в сочетании с натрием поддерживает здоровье клеточных мембран, участвует в передаче нервных импульсов, а также обладает противоаллергическим, противовоспалительным и детоксикационным действием.

Кальций является элементом главной подгруппы II группы IV периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, имеет атомный номер 20 и атомную массу 40,08. Принятое обозначение – Ca (от латинского — Calcium).

Физические и химические свойства

Кальций является химически активным мягким щелочным металлом серебристо-белого цвета. Из-за взаимодействия с кислородом и углекислым газом поверхность металла тускнеет, поэтому кальций нуждается в особом режиме хранения – в обязательном порядке плотно закрытая ёмкость, в которой металл заливают слоем жидкого парафина или керосина.

Суточная потребность в кальции

Кальций – наиболее известный из необходимых человеку микроэлементов, суточная потребность в нём составляет от 700 до 1500 мг для здорового взрослого человека, но она увеличивается во время беременности и лактации, это нужно учитывать и получать кальций в виде препаратов.

История

Название вещества («calx», «calcis» – с латинского «известь») предложил ввести его первооткрыватель – английский химик Гемфри Дэви, который в 1808 году вывел металлическую форму кальция с помощью электролитического метода. Правда за долго до Г. Дэви, обожженную известь в виде известняка, гипса и мрамора применяли в строительном деле жители Земли 3 и более тысячи лет назад.

Общие данные

Расположение в периодической таблице Д.И. Менделеева: в старой версии — IV период, IV ряд, II группа, в новой версии таблицы – 2 группа, 4 период.

• Атомный номер – 20
• Атомная масса – 40,078
• Электронная конфигурация – [Ar] 4s2
• Температура плавления (°С) – 839
• Температура кипения (°С) – 1487
• CAS: 7440-70-2

Физико-химические свойства. Кальций представляет собой мягкий химически-активный металл серебристо-белого цвета. При контакте с кислородом (О) и углекислым газом (СО2) поверхность металла начинает тускнеть.

Биологическая роль кальция в организме

Кальций выполняет ряд полезных функций практически во всех живых организмах – человеческом, животных и даже растениях.

Согласно данным, только в костях среднестатистического человека находится от 1 до 1,7 кг кальция! В клеточной жидкости концентрация Ca ≈ 10−4 ммоль/л, межклеточной жидкости ≈ 2,5 ммоль/л.

В человеческом организме, в частности – костях, кальций содержится в форме гидроксиапатита, а выполняю большую часть различных биологических процессов – ионы кальция.

Кости большинства беспозвоночных, например – кораллов, моллюсков и др. состоят из карбоната кальция (известь). Также это вещество является одним из основных составляющих яичной скорлупы и раковин.

Среди основных функций кальция в организме человека и животных можно выделить:

• Является строительным материалом для костной ткани, в т.ч. зубов, благодаря чему кости максимально устойчивы к воздействию на них различных неблагоприятных факторов – травмированию, переломам, кариесу, увеличение пористости (остепороз) и другие. Также входит в состав клеточных ядра, мембраны, внутриклеточной и межклеточной жидкости.
• Участвует в передаче нервных импульсов, за счет чего нервная система управляет другими органами и системами, в т.ч. мышечными тканями. Напрямую поддерживает возможность мышцам сокращаться, что особенно важно в случае с сердечной мышцей (миокардом). Поддерживает работоспособность нервной системы.
• Участвует в регулировании процессов свертываемости крови, менструального цикла, уровня инсулина и глюкозы.
• Вместе с натрием, только противоположно, кальций участвует в регулировании проницаемости мембраны клеток — экзоцитозе.
• Обладает антиоксидантной, противоаллергичесской, противовоспалительной, противострессовой активностью.
• Помогает организму в очищении от тяжелых металлов, радионуклидов и других отравляющих его веществ.
• Выполняет функцию активатора некоторых ферментов, гормонов и нейромедиаторов.
• Участвует в поддержании организмом кислотно-щелочного баланса (рН), препятствуя появлению ацидоза (повышение кислотности).
• Необходим для нормального формирования ногтей и волос.

Применение кальция в других сферах человеческой жизни

• Получение урана с помощью металлотермических методов;
• Производство строительных материалов – гипс, цемент;
• Использовании в качестве основы для изготовления гипса (в травматологии, хирургии);
• Входит в состав некоторых дезинфицирующих средств, например – хлорки.

Суточная потребность

Рекомендуемые суточные дозы кальция в зависимости от пола и возраста, рекомендуемые ВОЗ:

Важно! Поступление в организм кальция должно сочетаться с поступлением фосфора, в пропорции 1 (Са) к 1,5 (Р).

При сбалансированном питании, большая часть суточной нормы кальция поступает в организм с пищей, в частности – молочной продукцией, зерновыми культурами, зеленью, орехами и другими продуктами, о которых пойдет речь далее в статье.

Нехватка кальция

Нехватка кальция в организме может вызвать ряд осложнений со здоровьем, среди которых можно выделить:

• Уменьшение минерализации и плотности костей (остеопороз), из-за чего они становятся более уязвимыми к механическому повреждению (переломам);
• Замедление роста детей, рахит;
• Наблюдаются заболевания зубов – кариес, пародонтит и другие;
• Ощущение онемения в конечностях;
• Мышечные судороги в различных частях тела, а также другие расстройства нервной системы – повышенная нервозность, беспокойство, депрессивные состояния, повышенная восприимчивость к стрессам, сонливость, нарушение умственной деятельности (слабоумие);
• Приступы тахикардии (учащенное сердцебиение);
• Расслоение и повышенная ломкость ногтей;
• Боль в суставах (артралгия);
• Повышенное артериальное давление, развитие гипертонии и даже приступов гипертонического криза;
• Обильные кровопотери при месячных;
• Повышенный уровень «плохого» холестерина в крови и развитие связанных с ним заболеваний – ИБС, инфаркт, инсульт;
• Запоры.

Причины нехватки кальция

Основная причина нехватки кальция – несбалансированное питание (жесткие диеты, голодание, нерегулярный прием пищи и др.).

Также существуют продукты, которые препятствуют нормальному усвоению Са – говяжий жир, жир коровьего молока, пальмовое масло. Содержащиеся в этих продуктах пальмитиновая и стеариновая жирная кислота обладают связывающей Са активность, превращая его в свои производные — пальмитат и стеарат кальция. Далее, необходимый для здоровья кальций просто выводится из организма в процессе дефекации. Если питаться этими продуктами на постоянной основе, особенно с детства, у человека из-за нехватки кальция появится ряд проблем со здоровьем.

Среди других причин, которые могут вызвать дефицит кальция можно выделить – курение, алкоголь, недостаток витамина Д, повышенное употребление кофе и других кофеинсодержащих продуктов, дисбактериозы, беременность, период кормления грудью и менопауза, различные заболевания щитовидной и мочевыделительной системы.

Применение кальция

Применение кальция с лечебной целью целесообразно в следующих случаях:

• Беременность, лактация, менопауза, месячные, диарея, длительный прием мочегонных или противоэпилиптических препаратов, глюкокортикостероидов и другие состояния, при которых Са усиленно выводится из организма;
• Заболевания, которые характеризуются нарушением транспорта нервных импульсов – при онемениях, судорогах, а также повышенной проницаемости клеточных мембран;
• Уменьшение плотности костей (остеопороз), нарушение роста и формирования скелета (рахит);
• Обильные кровотечения;
• Аллергические заболевания и связанные с ними состояния;
• Отравление организма – продуктами питания, алкоголем, тяжелыми металлами, солями магния (Mg2+);
• Заболевания печени (паренхиматозный гепатит), почек (нефриты), кожи (дерматозы);
• Нарушения метаболизма витамина Д, гипокальциемия.

Избыток кальция

Избыток кальция в организме также, как и нехватка может вызвать ряд осложнений со здоровьем, среди которых можно выделить:

• Гиперкальциемия;
• Отсутствие аппетита, ощущение сильной жажды и тошноты, приступы рвоты;
• Увеличение мочеотделения;
• Слабость;
• Повышенная свертываемость крови (вязкость);
• Расстройства функционирования мышечной ткани;
• Нарушение усвояемости клетками костной ткани цинка (Zn).

Источник кальция

В каких продуктах содержится кальций больше всего?

Природные источники (мг на 100 г): мак (1450), молоко сухое обезжиренное (1155), сыры твердые (700-1000), кунжут (840), сухие сливки (740), семена крапивы (713), брынза (530), плавленый сырок (520), чай (495), сардины в масле (420), молоко сгущенное (310), шиповник (260), петрушка (245), кресс-салат (190), укроп (170), фундук (170), жирный творог (150), грецкие орехи (122) молоко коровье (120), кефир (120), шпинат (106), лук зеленый (100), горох (90), изюм (80), ячневая крупа (80), овсяная крупа (64), чеснок (60), яйцо куриное (55), морковь (51), репа (49), капуста (48), брокколи (47), хлеб пшеничный зерновой (43).

Если говорить о Са, как полезном ископаемом, то за счет его высокой химической активности в чистом виде он практически не встречается. Наибольшая вместимость кальция в природе наблюдается в таких образованиях, как – мел и другие разновидности известняка, полевой шпат, гранит.

Химические источники (Са): «Кальция глюконат», «Кальцемин», «Кальций-Д3 Никомед», витаминные комплексы.

Синтез в организме: — .

Взаимодействие кальция с другими веществами

Лучшая усвояемость Са кишечником происходит при одновременном его приеме с витамином D.

Для того, чтобы кальций максимально смог выполнять свои функции в организме, его прием необходимо сочетать с магнием (Mg) — в пропорции 1 (Са) к 0,7 (Mg) 1, а также фосфором (Р) — 1 (Са) к 1,5 (Р).

Видео

Нахождение в природе

Кальций имеет очень высокую химическую активность, поэтому в свободном (чистом) виде не встречается в природе. Тем не менее, является пятым по распространённости в земной коре, в виде соединений имеется в осадочных (известняк, мел) и горных породах (гранит), много кальция содержит полевой шпат анорит.

В живых организмах распространён достаточно широко, его наличие обнаружено в растениях, организмах животных и человека, где он присутствует, в основном, в составе зубов и костной ткани.

Продукты питания богатые кальцием

Источники кальция: молочные и кисломолочные продукты (основной источник кальция), брокколи, капуста, шпинат, листья репы, капуста цветная, спаржа. Кальций содержат также яичные желтки, бобы, чечевица, орехи, инжир (calorizator). Еще хороший источник пищевого кальция — мягкие кости лосося и сардин, любые морепродукты. Чемпионом по содержанию кальция является кунжут, но только – в свежем виде.

В организм кальций должен поступать в определенном соотношении с фосфором. Оптимальным соотношением этих элементов принято считать 1 : 1,5 (Са : Р). Поэтому правильно употреблять продукты питания, богатые этими минералами одновременно, например, говяжью печень и печень жирных сортов рыб, зелёный горошек, яблоки и редис.

Усвояемость кальция

Препятствием для нормального усвоения кальция из пищевых продуктов является употребление в пищу углеводов в виде сладостей и щелочей, которые нейтрализуют соляную кислоту желудка, необходимую для растворения кальция. Процесс усвоения кальция достаточно сложен, поэтому иногда недостаточно получать его только с пищей, необходим дополнительный приём микроэлемента.

Взаимодействие с другими

Для улучшения всасывания кальция в кишечнике необходим витамин D, который имеет свойство облегчать процесс усвоения кальция. При приёме кальция (в виде добавок) в процессе еды происходит блокировка всасывания железа, но приём препаратов кальция отдельно от пищи никак не влияет на этот процесс.

Полезные свойства кальция и его влияние на организм

Почти весь кальций организма (от 1 до 1,5 кг) находится в костях и зубах. Кальций участвует в процессах возбудимости нервной ткани, сократимости мышц, процессах свертываемости крови, входит в состав ядра и мембран клеток, клеточных и тканевых жидкостей, обладает антиаллергическим и противовоспалительным действием, предотвращает ацидоз, активирует ряд ферментов и гормонов. Кальций также участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран, оказывает действие, противоположное натрию.

Признаки нехватки кальция

Признаками нехватки кальция в организме являются такие, на первый взгляд, не связанные между собой симптомы:

• нервозность, ухудшение настроения;
• учащённое сердцебиение;
• судороги, онемение конечностей;
• замедление роста и детей;
• повышенное артериальное давление;
• расслоение и ломкость ногтей;
• боль в суставах, понижение «болевого порога»;
• обильные менструации.

Причины нехватки кальция

Причинами нехватки кальция могут служить несбалансированные диеты (особенно голодания), низкое содержание кальция в пище, курение и увлечение кофе и кофеинсодержащими напитками, дисбактериоз, болезни почек, щитовидной железы, беременность, периоды лактации и менопаузы.

Признаки избытка кальция

Избыток кальция, который может возникнуть при чрезмерном употреблении молочных продуктов или неконтролируемом приёме препаратов, характеризуется сильной жаждой, тошнотой, рвотой, потерей аппетита, слабостью и усиленным мочеотделением.

Применение кальция в жизни

Кальций нашёл применение в металлотермическом получении урана, в виде природных соединений используется как сырьё для производства гипса и цемент, как средство дезинфекции (всем известная хлорка).