Domingo, 09 de agosto de 2009

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Para otros usos de este término, véase Calcio (desambiguación).
Potasio - Calcio - Escandio
Mg
Ca
Sr  
 
 

General
Nombre, símbolo, número Calcio, Ca, 20
Serie química Metales alcalinotérreos
Grupo, periodo, bloque 2 (IIA), 4, s
Densidad, dureza Mohs 1550 kg/m3, 1,75
Apariencia Blanco plateado
Propiedades atómicas
Masa atómica 40,078 u
Radio medio 180 pm
Radio atómico calculado 194 pm
Radio covalente 174 pm
Radio de Van der Waals Sin datos
Configuración electrónica [Ar]4s2
Estados de oxidación (óxido) 2 (base fuerte)
Estructura cristalina Cúbica centrada en las caras
Propiedades físicas
Estado de la materia Sólido (paramagnético)
Punto de fusión 1115 K
Punto de ebullición 1800 K
Entalpía de vaporización 153,6 kJ/mol
Entalpía de fusión 8,54 kJ/mol
Presión de vapor 254 Pa a 1112 K
Velocidad del sonido 3810 m/s a 293,15 K
Información diversa
Electronegatividad 1,00 (Pauling)
Calor específico 0,632 J/(kg*K)
Conductividad eléctrica 29,8 106 m-1·Ω-1
Conductividad térmica 201 W/(m*K)
1er potencial de ionización 589,8 kJ/mol
2° potencial de ionización 1145,4 kJ/mol
3er potencial de ionización 4912,4 kJ/mol
Isótopos más estables
iso.ANPeriodo de semidesintegraciónMDED MeVPD
40Ca 96,941% Ca es estable con 20 neutrones
41Ca Sintético 103,000 a ε 0,421 41K
42Ca 0,647% Ca es estable con 22 neutrones
43Ca 0,135% Ca es estable con 23 neutrones
44Ca 2,086% Ca es estable con 24 neutrones
46Ca 0,004% Ca es estable con 26 neutrones
48Ca 0,187% > 4×1019 a β- 4,272 48Ti
Valores en el SI y en condiciones normales
(0 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
Calculado a partir de distintas longitudes
de enlace covalente, metálico o iónico.

El calcio es un elemento químico, de símbolo Ca y de número atómico 20.

Se encuentra en el medio interno de los organismos como ion calcio (Ca2+) o formando parte de otras moléculas; en algunos seres vivos se halla precipitado en forma de esqueleto interno o externo. Los iones de calcio actúan de cofactor en muchas reacciones enzimáticas, interviene en el metabolismo del glucogeno, junto al potasio y el sodio regulan la contracción muscular. El porcentaje de calcio en los organismos es variable y depende de las especies, pero por término medio representa el 2,45% en el conjunto de los seres vivos; en los vegetales, solo representa el 0,007%.

En el habla vulgar se utiliza la voz calcio para referirse a sus sales (v.g., esta agua tiene mucho calcio; en las tuberías se deposita mucho calcio, etc.)

Contenido

[editar] Historia

El calcio (del latín calx,calis , cal) fue descubierto en 1808 por Humphry Davy mediante electrólisis de una amalgama de mercurio (elemento) y cal. Davy mezcló cal humedecida con óxido de mercurio que colocó sobre una lámina de platino, el ánodo, y sumergió una parte de mercurio en el interior de la pasta que hiciera de cátodo; por electrólisis obtuvo una amalgama que destilada dejó un residuo sólido muy oxidable, aunque ni siquiera el mismo Davy estaba muy seguro de haber obtenido calcio puro; con posterioridad Bunsen en 1854 y Matthiessen en 1856 obtuvieron el metal por electrólisis del cloruro de calcio, y Henri Moissan obtuvo calcio con una pureza del 99% por electrólisis del yoduro. No obstante, hasta principios del siglo XX el calcio (ca) sólo se obtenía en laboratorio.

[editar] Características principales

El calcio es un metal alcalinotérreo, arde con llama roja formando óxido de calcio y nitruro. Las superficies recientes son de color blanco plateado pero palidecen rápidamente tornándose levemente amarillentas expuestas al aire y en última instancia grises o blancas por la formación del hidróxido al reaccionar con la humedad ambiental. Reacciona violentamente con el agua en su estado de metal (proveniente de fabrica) para formar el hidróxido Ca(OH)2 desprendiendo hidrógeno. de lo contrario en su estado natural no reacciona con el H2O.

[editar] Aplicaciones

[editar] Rol biológico

El calcio actúa como mediador intracelular cumpliendo una función de segundo mensajero; por ejemplo, el ion Ca2+ interviene en la contracción de los músculos. También está implicado en la regulación de algunas enzimas quinasas que realizan funciones de fosforilación, por ejemplo la proteína quinasa C (PKC), y realiza unas funciones enzimáticas similares a las del magnesio en procesos de transferencia de fosfato (por ejemplo, la enzima fosfolipasa A2).

Algunas de sus sales son bastante insolubles, por ejemplo el sulfato (CaSO4), carbonato (CaCO3, oxalato, etc.) y forma parte de distintos biominerales. Así, en el ser humano, está presente en los huesos como hidroxiapatito cálcico, Ca10(OH)2(PO4)6 como el hidrógeno.

[editar] Abundancia y obtención

Es el quinto elemento en abundancia en la corteza terrestre (3,6% en peso) pero no se encuentra en estado nativo sino formando compuestos con gran interés industrial como el carbonato (calcita, mármol, caliza y dolomita) y el sulfato (aljez, alabastro) a partir de los cuales se obtienen la cal viva, la escayola, el cemento, etc.; otros minerales que lo contienen son fluorita (fluoruro), apatito (fosfato) y granito (silicato).

El metal se aísla por electrólisis del cloruro de calcio (subproducto del proceso Solvay) fundido:

[editar] Isótopos

El calcio tiene seis isótopos estables de los cuales el 40Ca es el más abundante (97%). El 40Ca y el 40Ar son productos de la desintegración del 40K, pero mientras que el segundo se ha usado para la datación en geología, la prevalencia del isótopo 40Ca en la naturaleza ha impedido hacer lo mismo con el calcio.

A diferencia de otros isótopos cosmogénicos producidos en la atmósfera terrestre, el 41Ca se produce por activación neutrónica del 40Ca, de este modo se sintetiza en las capas más superficiales del suelo, en las que el bombardeo de neutrones es suficientemente intenso. Además de esto, el 41Ca ha recibido la atención de los científicos porque se desintegra en 41K, un indicador crítico de las anomalías del Sistema Solar.

[editar] Calcio esquelético

El calcio esquelético o el almacenado en los huesos, se distribuye entre un espacio relativamente no intercambiable, que es estable y del espacio rápidamente intercambiable, el cual participa en las actividades metabólicas. El componente intercambiable puede considerarse una reserva que se acumula cuando la dieta proporciona una ingesta adecuada de calcio. Se almacena principalmente en los extremos de los huesos largos y se moviliza para satisfacer el aumento de las necesidades de crecimiento, del embarazo y de la lactancia. En ausencia de dicha reserva, el calcio debe sustraerse de la misma reserva ósea; si la ingesta inadecuada de calcio se prolonga resulta en una estructura ósea deficiente. El calcio se presenta en los huesos bajo la forma de hidroxiapatita, una estructura cristalina que consiste de fosfato de calcio que se arregla alrededor de una matriz orgánica de proteína colagenosa para proporcionar fuerza y rigidez. Muchos otros iones se presentan, como fluor, magnesio, cinc y sodio. Los iones minerales se difunden dentro del líquido extracelular, bañando los cristales y permitiendo el depósito de nuevos minerales. Los mismos tipos de cristales se presentan en el esmalte y la dentina de los huesos, allí hay poco intercambio de minerales y el calcio no está disponible con facilidad para los periodos de deficiencia.

En el proceso de formación y remodelación ósea participan las células osteclásticas (células de resorción ósea) y los osteoblastos (células formadoras), controladas a su vez, por diversas hormonas sistémicas (parathormona y calcitonina), el estado nutricional de vitamina D y factores reguladores de crecimiento (1).

[editar] Calcio sérico

Este calcio consta de tres fracciones distintas: calcio libre o ionizado, calcio aniónico que se une a fosfatos y calcio unido a proteínas, principalmente albúmina o globulina. El calcio ionizado es quien realiza la mayoría de funciones metabólicas. Su concentración está controlada principalmente por la parathormona, la calcitonina y la vitamina D. El calcio sérico se mantiene en niveles muy estrechos de 8.8 a 10.8 mg/dL (1). Algunas de sus sales son bastante insolubles, por ejemplo el sulfato (CaSO4), carbonato (CaCO3, oxalato, etc., y forma parte de distintos biominerales. Así, en el ser humano, está presente en los huesos como hidroxiapatito cálcico, Ca10(OH)2(PO4)6 como el hidrógeno.

[editar] Absorción y excreción

El calcio se absorbe principalmente en duodeno y secundario a lo largo del tracto gastrointestinal. La absorción ocurre por dos métodos principales: un sistema de transporte saturable, activo, ocurre en duodeno y yeyuno proximal y controlado mediante la acción de la vitamina D3 o 1,25 (OH)2D3 (Vitamina D activa), esta vitamina actúa como una hormona y aumenta la captación de calcio en el borde en cepillo de la célula de la mucosa intestinal al estimular la producción de una proteína que se une a la calcio. Un segundo mecanismo de transporte es pasivo, no saturable e independiente de la vitamina D, ocurre a lo largo de todo el intestino. El calcio solo se absorbe si está en una forma hidrosoluble y no se precipita por otro componente de la dieta como los oxalatos (1). Diversos factores influyen de manera favorable la absorción de calcio, entre ellos; la vitamina D en su forma activa, pH ácido, la lactosa (azúcar de la leche) y existen otros que afectan la absorción como la carencia de la vitamina D, el ácido oxálico (contenido en el ruibarbo, espinaca, acelgas), al ácido fítico (compuesto que contiene fósforo y se encuentra en las cáscaras de los granos de cereales), la fibra dietética, medicamentos, malabsorción de grasas y el envejecimiento (1). Normalmente la mayor parte del calcio que se ingiere se excreta en las heces y la orina en cantidades iguales aproximadamente. La excreción urinaria del calcio varía a través del ciclo vital y con la velocidad del crecimiento esquelético. El calcio fecal se correlaciona con la ingesta. La ingesta de cafeína y teofilina también se relacionan con la excreción de calcio. Las pérdidas cutáneas ocurren en la forma de sudor y exfoliación de la piel. La pérdida de calcio en el sudor es de aproximadamente 15 mg/día. La actividad física extenuante con sudoración aumentará las pérdidas, incluso en las personas con bajas ingestas. La inmovilidad del cuerpo por reposo en cama por tiempo prolongado también aumenta las perdidas de calcio en respuesta a la falta de tensión sobre los huesos (1).

[editar] Funciones

Además de su función en la construcción y mantenimiento de huesos y dientes, el calcio también tiene otras funciones metabólicas. Afecta la función de transporte de las membranas celulares, actuando como un estabilizador de membrana. También influye en la transmisión de iones a través de las membranas, y la liberación de neurotransmisores (1). Este calcio actúa como mediador intracelular cumpliendo una función de segundo mensajero; por ejemplo, el ion Ca2+ interviene en la contracción de los músculos. También está implicado en la regulación de algunas enzimas quinasas que realizan funciones de fosforilación, por ejemplo la proteína quinasa C (PKC), y realiza unas funciones enzimáticas similares a las del magnesio en procesos de transferencia de fosfato (por ejemplo, la enzima fosfolipasa A2). Se requiere calcio en la trasmisión nerviosa y en la regulación de los latidos cardiacos. El equilibrio adecuado de los iones de calcio, sodio, potasio y magnesio mantiene el tono muscular y controla la irritabilidad nerviosa.

[editar] Deficiencia de Calcio

Cuando la deficiencia es a largo plazo y desde etapas tempranas de la vida, puede causar entre otras consecuencias:

Deformidades Óseas, entre ellas la osteomalacia, raquitismo y osteoporosis. La osteoporosis es un trastorno metabólico en el que la masa ósea se reduce sin cambios en la composición corporal, conduciendo a un riesgo incrementado para fracturas con la más mínina tensión. Los factores de riesgo son diversos incluyendo deficiente captación de calcio, o poca ingesta de calcio durante los periodos máximos de crecimiento, poca actividad física, alto consumo de café y cigarrillo entre otros. La Osteomalacia, suele relacionarse con una deficiencia de vitamina D y un desequilibrio coincidente en la captación de calcio y fósforo. Se caracteriza por una incapacidad para mineralizar la matriz ósea. Lo que resulta en una reducción del contenido mineral del hueso. La deficiencia de calcio también puede conducir al Raquitismo, una enfermedad relacionada con la malformación de los huesos en niños, debido a una mineralización deficiente de la matriz orgánica. Los huesos raquíticos no pueden sostener el peso y tensión ordinaria, que resultan en un aspecto de piernas arqueadas, rodillas confluentes, tórax en quilla y protuberancia frontal del cráneo (1).

Tetania: niveles muy bajos de calcio en sangre aumentan la irritabilidad de las fibras y los centros nerviosos, lo que resulta en espasmos musculares conocidos como calambres, una condición llamada tetania.

Otras enfermedades: hipertensión arterial, hipercolesterolemia, y cáncer de colon y recto (1).

[editar] Toxicidad

Una ingesta elevada de calcio y la presencia de un elevado nivel de vitamina D, puede constituir una fuente potencial de hipercalcemia, es posible que esto favorezca a la calcificación excesiva en huesos y tejidos blandos. También estas ingestas elevadas intervienen con la absorción de hierro, lo mismo para el zinc.

[editar] Requerimientos dietéticos recomendados

Grupo de edad RDA

Lactantes 6 meses 400 mg

6 - 12 meses 600 mg

1 - 10 años 800 - 1200 mg

11 - 14 años 1200 - 1500 mg

25 - 30 años 1000 mg (mujeres) y 800 mg (varones)

Mujeres posmenopáusicas 1000 - 1500 mg Se recomiendan cantidades adicionales para satisfacer las necesidades del embarazo y la lactancia (1).

[editar] Fuentes dietéticas

Los principales alimentos ricos en calcio son los alimentos lácteos y sus derivados (leche, yogurt, queso) aunque también se encuentra en alimentos vegetales, con hoja verde oscura, como el col, brócoli, nabo fresco, así como sardinas, almejas, y salmón. El frijol soya es rico en calcio y se absorbe de manera similar a la leche. Se utilizan suplementos de calcio para aumentar su captación, la forma más frecuente de suplemento es el carbonato de calcio, que es relativamente insoluble. El citrato de calcio, que en comparación con el peso tiene menos calcio que el carbonato, es mucho más soluble (1).

[editar] Suplementos de calcio dietético

Los suplementos de calcio son usados para prevenir y tratar las deficiencias de calcio. La mayoría de expertos recomiendan que los suplementos deben ser tomados con las comidas y no más de 600 mg deben ser ingeridos al mismo tiempo, debido a que el porcentaje de calcio absorbido disminuye a medida que la cantidad de calcio en el suplemento aumenta (2). La vitamina D es adicionada a los suplementos de calcio, ya que puede beneficiar la absorción del calcio intestinal. La vitamina D no es necesaria, pero puede beneficiar a las personas con bajo estado nutricional de la vitamina. El estado apropiado de la Vitamina D es importante debido a que esta es convertida a hormona en el cuerpo, e induce la síntesis de proteínas intestinales responsables de la absorción de calcio (3). 1. El Carbonato de calcio, es el más común y extenso suplemento utilizado. Debe ser ingerido con las comidas. La absorción de este componente es similar a la absorción del calcio en la leche (4) . la mayoría de personas digieren muy bien este suplemento, algunas llegan a desarrollar problemas gastrointestinales o gases. Tomar el magnesio conjuntamente puede ayudar a evitar la constipación. El carbonato de calcio es 40% calcio elemental (1000 mg aportan 400 mg calcio). 2. Los antiácidos como Tums, generalmente tienen carbonato de calcio. 3. Citrato de calcio, puede ser ingerido sin alimentos y es el recomendado para personas que sufran de aclorhidria o quienes toman inhibidores de la bomba de protones o de histamina 2 (5). Es más fácilmente digerido y absorbido que el carbonato de calcio si se ingiere con el estomago vacío y causa menos constipación y gases que el carbonato. También tiene menor riesgo a favorecer la formación de cálculos renales. El citrato es cerca de 21% calcio elemental (1000 mg aportan 210 mg de calcio). 4. Otros suplementos: fosfato de calcio, y lactato de calcio.

[editar] Referencias

1. Mahan, K. Escote S. Nutrición y dietoterapia de Krause, 1996.

2. Dietary Supplement Fact Sheet: Calcium

3. Combs, G: "The Vitamins", page 161. Academic Press, 2008

4. Zhao, Y. et al: "Calcium bioavailability of calcium carbonate fortified soy milk is equivalent to cow's milk in young women", J. Nutr., 135(10):2379

5. Straub, DA: "Calcium supplementation in clinical practice: a review of forms, doses, and indications", Nutr. Clin. Pract., 22(3):286, 2007.

[editar] Véase también

[editar] Enlaces externos


Tags: calcio, huesos, músculos, biominerales

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