Кальций — важный для производства и необходимый для жизни человека металл

Кальций – жизненно необходимый макроэлемент, в присутствии которого происходит более 300 биохимических реакций в человеческом организме.

Минерал играет первостепенную роль в построении и укреплении костной ткани, участвует в процессах свёртывания крови, нормализации сократимости миокарда, скелетных мышц, восстановлении равновесия между реакциями возбуждения, торможения в головном мозге, регуляции активности некоторых ферментов.

Соединение получило название от слова «Сalx», что в переводе с латинского означает «Известь».

Биологическая роль

Общая концентрация кальция в организме человека составляет 2 % от массы тела (1000 – 1500 грамм), причём основное количество (99 %) содержится в костной ткани, ногтях, эмали и дентине зубов.

Содержание:

• Биологическая роль
• Нехватка и передозировка
• Дневная норма
• Природные источники
• Что влияет на усвоение кальция
• Вывод

Значение макроэлемента: регулирует давление крови, тканевой и межклеточной жидкостей (совместно с натрием, магнием и калием); участвует в формировании костной ткани, в том числе зубов и хрящей; поддерживает нормальную свёртываемость крови, за счёт потенцирования перехода протромбина в тромбин; усиливает проницаемость мембран для проникновения гормонов, нутриентов; потенцирует выработку клеточного и гуморального иммунитета, вследствие чего улучшается сопротивляемость организма к инфекциям; поддерживает тонус скелетных мышц; нейтрализует негативное влияние молочной и мочевой кислоты, накапливающихся в мышцах вследствие распада жиров и белков (при физических нагрузках); участвует в механизмах передачи нервных импульсов в головной мозг; нормализует синтез белков и нуклеиновых кислот в гладкой мускулатуре; уплотняет стенки сосудов, что ведёт к снижению высвобождения гистаминных соединений; стабилизирует кислотно – щелочной баланс в организме; активизирует действие ферментов, участвующих в образовании нейромедиаторов.

Нормальная концентрация кальция в крови составляет 2,2 миллимоль на литр. Отклонения от данного показателя свидетельствуют о дефиците или избытке соединения в организме. Рассмотрим симптомы, указывающие на развитие гипо или гиперкальциемии.

Снижение значений:

• синдром Ди Георга или генетическое заболевание, при котором недоразвиты или отсутствуют паращитовидная и вилочковая железы;
• нарушение функции паращитовидных желез вследствие ее аутоиммунного поражения или хирургического вмешательства;
• снижение уровня магния;
• снижение уровня витамина D;
• поражение печени и почек, при которых снижается уровень альбумина;
• поражение ткани поджелудочной железы или панкреонекроз;
• длительный прием некоторых лекарств;
• массивное переливание крови.

Нехватка и передозировка

Кальций запасается в пористой структуре длинных трубчатых костей. В случае недостаточного поступления минерала с едой, организм «идёт» на мобилизацию соединения из костной ткани, вследствие чего происходит деминерализация костей таза, позвоночника и нижних конечностей. Признаки кальциевой недостаточности:

• боли в суставах, костях, зубах;
• слабость в мышцах;
• ломкость ногтей;
• повышение уровня кальция в крови;
• высыпания на коже;
• учащенный пульс;
• мышечные спазмы;
• судороги;
• онемение конечностей;
• появление микротрещин на эмали зубов;
• нервозность;
• утомляемость;
• гипертензия;
• бледность лица;
• бессонница;
• снижение умственных способностей;
• нарушение координации;
• отставание в росте, рахит (у детей);
• деформация позвоночника, частые переломы костей;
• разрушение зубов;
• аллергические реакции;
• снижение свёртываемости крови;
• обильные менструальные выделения.

В 80 % случаев гипокальциемия протекает бессимптомно, что приводит к развитию серьёзных патологий: остеопорозу, камнеобразованию в почках, гипертонии, остеохондрозу. Для профилактики данных проблем, важно заранее выявить и устранить факторы, провоцирующие дефицит макроэлемента в организме.

Причины развития кальциевой нехватки:

• отсутствие в пищевом рационе продуктов, содержащих полезное соединение;
• нарушение усвоения элемента в кишечнике, вследствие дисбактериоза или отсутствия фермента лактазы, расщепляющего молочный белок;
• избыток в организме свинца, цинка, магния, железа, калия, фосфора, натрия;
• хронические заболевания пищеварительного тракта (панкреатит, сахарный диабет, почечная недостаточность, язва желудка или двенадцатиперстной кишки);
• болезни щитовидной железы, при которых нарушен синтез гормона кальцитонина, контролирующего кальциевый метаболизм;
• повышенный расход «костеобразующего» нутриента, вследствие стрессовых ситуаций, курения, физических нагрузок, беременности, кормления грудью;
• чрезмерное потребление напитков, ингибирующих всасывание минерала в кишечнике (кофе, алкоголя, газированной воды, энерготоников);
• дефицит в пищевом рационе витамина D, особенно при соблюдении вегетарианства, сыроедения;
• продолжительный приём слабительных и мочегонных средств, которые «вымывают» строительный минерал из организма.

Помимо этого, кальциевый метаболизм нарушается вследствие чрезмерного выведения соединения с мочой (идиопатической гиперкальциурии), низкой абсорбции вещества в кишечнике (кишечной мальабсорбции), образования камней в почках (кальциевом нефролитиазе), гиперфункции паращитовидных желёз, гипертензии.

Для устранения симптомов гипокальциемии нужно обогатить ежедневный рацион кальцийсодержащими продуктами или комплексными биодобавки, главным действующим компонентом которых выступает недостающий макроэлемент. При использовании медицинских препаратов предварительно проконсультируйтесь с лечащим врачом.

В процессе составления схемы питания учитывайте, что ежедневное потребление более 2500 миллиграмм минерала на фоне нарушений кальциевого обмена ведёт к интенсивной кальцификации костей, сосудов и внутренних органов, вследствие чего развивается стойкая гиперкальцемия.

Симптомы избытка соединения в организме:

• жажда;
• тошнота;
• рвота;
• потеря аппетита;
• слабость;
• учащённое мочеиспускание;
• снижение тонуса гладкой мускулатуры;
• аритмия;
• дискомфорт в эпигастральной области;
• увеличение концентрации кальция в моче и крови;
• стенокардия и брадикардия;
• снижение когнитивных функций;
• образование камней в почках и мочевом пузыре;
• подагра.

В ряде случаев гиперкальциемия возникает в результате наследственных патологий щитовидной железы, в частности, множественной эндокринной неоплазии, а иногда вследствие злокачественных новообразований.

Свойства

Физические свойства

Металл кальций существует в двух аллотропных модификациях. 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 ΔH

0 перехода α → β составляет 0,93 кДж/моль.

Химические свойства

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.

Дневная норма

Суточная потребность в кальции напрямую зависит от возраста и пола человека. Причём наибольшее количество макроэлемента требуется растущему организму, беременным и кормящим женщинам.

Дневная норма кальция составляет:

• для новорожденных до 6 месяцев – 400 миллиграмм;
• для малышей дошкольного возраста (1 – 5 лет) – 600 миллиграмм;
• для школьников до 10 лет – 800 миллиграмм;
• для детей от 10 до 13 лет – 1000 миллиграмм;
• для подростков и молодых людей до 24 лет – 1300 – 1500 миллиграмм;
• для женщин (от 25 до 55 лет) и мужчин (от 25 до 65 лет) – 1000 миллиграмм;
• для женщин в период менопаузы (от 55 – 85 лет) и пожилых мужчин (от 65 -85 лет) – 1300 – 1500 миллиграмм;
• для беременных и кормящих женщин – 1500 – 2000 миллиграмм.

Потребность в кальции возрастает при:

• интенсивных занятиях спортом;
• обильном потоотделении;
• приёме анаболических стероидов;
• гормональной терапии.

Помните, важно ежедневно следить за количеством потребляемого кальция, поскольку нехватка минерала чревата остеопорозом костей, а избыток – камнеобразованием в почках и мочевом пузыре.

Когда и какие медикаменты назначают для восполнения потребности в кальции

По внешним признакам, описанным выше, нельзя определить, что это именно дефицит кальция. Нужно обратиться к врачу, он установит истинную причину симптомов, определит показания к приему препаратов.

В арсенале аптек имеются препараты с кальцием в 3-х видах: чистые соли кальция – глюконат, цитрат, карбонат, смеси его с витамином Д, пищевые добавки с витаминами и повышенным содержанием кальция.

Сегодня популярны комбинированные препараты, обеспечивающие максимальное усвоение элемента: Кальций-Д3 в вариантах Мик, Мик-Форте, Никомед и Никомед-Форте. Также хорошо зарекомендовали себя комплексные средства: Кальцемин, Кальцемин-Сильвер, Кальцемин-Эдванс, Фарматон-Кидди, Остеогенон, Витрум-Остеомаг.

Важно:несмотря на то, что все эти препараты с кальцием можно купить без рецепта, их нельзя принимать огульно, а только по назначению врача в строгой дозировке. Ее превышение чревато развитием осложнений.

Природные источники

Учитывая, что кальций участвует в формировании костной, соединительной и нервной тканей, важно обеспечить регулярное поступление макроэлемента с пищей.
Таблица № 1 «Источники кальция»

В малых количествах кальций содержится в злаках, фруктах, овощах, ягодах, мясе и мёде. Содержание элемента в данных продуктах варьирует в пределах от 5 до 50 миллиграмм на 100 грамм.

Интерпретация результатов.

Уровень кальция оценивает в динамике врачом в сочетании с другими лабораторными показателями и клиническими данными. Самостоятельная изолированная оценка приводит к некорректным выводам.

Все услуги лаборатории

Запишитесь на прием через заявку или по телефону +7 +7 Мы работаем каждый день:

• Понедельник—пятница: 8.00—20.00
• Суббота: 8.00—18.00
• Воскресенье: выходной

Ближайшие к клинике станции метро и МЦК:

• Шоссе энтузиастов или Перово
• Партизанская
• Шоссе энтузиастов

Схема проезда

Что влияет на усвоение кальция

Кальций относится к трудноусвояемым макроэлементам, поскольку для его абсорбции требуется наличие следующих веществ в организме: магния, фосфора, калия, цинка, марганца, кремния, хрома, витаминов D, и . Причём избыточное количество первых двух соединений препятствует его полноценному усвоению.

Оптимальное соотношение кальция, магния и фосфора в еде или биодобавках – 2 : 1 : 1. Учитывая, что минерал «переходит» в биодоступную форму только под действием желудочного сока, приём его и щелочных веществ, нейтрализующих соляную кислоту, в том числе углеводов, ведёт к снижению усвоения элемента в кишечнике. При этом, совместное употребление соединения с ревенем, шпинатом, петрушкой, капустой, щавелем, редькой и смородиной потенцирует образование оксалатных камней в почках.

Помните, хорошо всасывается кальций из молочных продуктов за счет оптимального соотношения нутриентов и присутствия молочнокислых бактерий в таких изделиях. Причём для повышения биодоступности минерала допустимо использовать полезные жиры. Однако важно учитывать, что избыток или нехватка липидов в пищевом рационе препятствует полноценной абсорбции «костного» вещества, поскольку в первом случае для его расщепления недостаёт жёлчных кислот, а во втором – жирных кислот.

Лучшие материалы месяца

• Коронавирусы: SARS-CoV-2 (COVID-19)
• Антибиотики для профилактики и лечения COVID-19: на сколько эффективны
• Самые распространенные «офисные» болезни
• Убивает ли водка коронавирус
• Как остаться живым на наших дорогах?

Оптимальное соотношение кальция и жира на одну порцию еды – 1 : 100.

Применение

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.

Металлотермия

Чистый металлический кальций широко применяется в металлотермии при получении редких металлов.

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

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.

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 , 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 Глюконат кальция Глицерофосфат кальция

Кроме того, соединения кальция вводят в состав препаратов для профилактики остеопороза, в витаминные комплексы для беременных и пожилых.-