calcium

Le calcium est un élément métallique alcalino-terreux de numéro atomique 20.

Il a été isolé pour la première fois au début des années 1800 par la “méthode de l’électrolyse” du chimiste britannique Humphry Davy. Il est présent dans la nature sous forme de composé.

Il est très réactif en raison de sa forte tendance à l’ionisation. C’est le minéral le plus abondant dans le corps et il est présent dans l’organisme à hauteur de 1 à 2 % en poids. Il est présent à 99 % dans les os et les dents sous forme de phosphate de calcium (hydroxyapatite, HAP) lié à l’acide phosphorique, tandis que le 1 % restant est présent dans le sang et les cellules.

Utilisations du calcium

Le calcium est utilisé dans une variété d’utilisations sous forme de divers sels de calcium. Le chlorure de calcium sert d’agent antigel pour les routes, tandis que le carbonate de calcium est utilisé dans la craie, la désulfuration des gaz de combustion et l’alimentation animale.

L’oxyde de calcium (chaux vive) est un additif alimentaire utilisé comme déshydratant et conditionneur de sol. En Europe et aux États-Unis, il sert de conditionneur de pâte et d’aliment pour levure. L’hydroxyde de calcium (chaux éteinte) est également utilisé comme additif alimentaire, par exemple comme agent neutralisant pour les sols acides et comme coagulant pour le konnyaku (pâte de konjac).

Propriétés du calcium

Le calcium a un point de fusion de 842°C et un point d’ébullition de 1 484°C. Sa densité à température ambiante est de 1,550 g/cm3 et sa densité liquide au point de fusion est de 1,378 g/cm3.

Le nombre d’oxydation est presque égal à +2. Si le calcium est laissé seul à l’air, il réagit avec l’eau, l’oxygène et le dioxyde de carbone. Il convient donc de le remplir de gaz inerte ou de le stocker dans de l’huile minérale.

Structure du calcium

Le calcium est un élément du groupe 2 et un métal alcalino-terreux. Son symbole élémentaire est Ca et son poids atomique est de 40,08. En fonction de la température, il présente trois structures cristallines : en dessous de 250°C, la structure cubique en couches serrées est la structure la plus stable. Entre 250 et 450°C, la structure hexagonale en couches serrées est le plus stable. Enfin, entre 450 et 839°C, le réseau cubique centré sur le corps est la structure la plus stable.

Le calcium possède quatre isotopes stables : 40Ca, 42Ca, 43Ca et 44Ca. Les pourcentages sont de 96,94 % pour le 40Ca, 2,086 % pour le 44Ca, 0,647 % pour le 42Ca et 0,135 % pour le 43Ca. Par ailleurs, il existe deux autres isotopes radioactifs à longue durée de vie sur Terre, le 46Ca et le 48Ca.

De plus, le 41Ca est naturellement présent en tant qu’isotope radioactif à l’état de trace, car il est produit lorsque le 40Ca capture des neutrons provenant des rayons cosmiques. Par ailleurs, il est possible de créer artificiellement des isotopes du calcium.

Autres informations sur le calcium

1. Réactions du calcium

Lorsque le calcium est chauffé dans l’air, il s’enflamme. Lorsque l’on ajoute de l’eau au calcium, de l’hydrogène est produit et une solution aqueuse d’hydroxyde de calcium (eau de chaux) se forme. Si l’on ajoute du dioxyde de carbone à la solution d’hydroxyde de calcium, il est possible d’obtenir un précipité blanc de carbonate de calcium. Cependant, si l’on ajoute un excès de dioxyde de carbone, le précipité se dissout.

La réaction étant réversible, le chauffage entraîne à nouveau la précipitation du carbonate de calcium. De l’oxyde de calcium peut être produit lorsque le carbonate de calcium est chauffé à une température supérieure à 1 170 °C. La réaction de l’oxyde de calcium avec l’eau donne de l’hydroxyde de calcium.

La réaction du calcium avec des halogènes en phase gazeuse peut également produire des halogénures. Sa dissolution dans l’alcool produit des alcoxydes de calcium. Lorsque le calcium est dissous dans l’ammoniac liquide, la solution devient bleue et l’évaporation de l’ammoniac donne de l’hexaammonium de calcium.

2. Le calcium dans la nature

Le calcium se trouve principalement sous forme de carbonate de calcium dans des dépôts massifs tels que le marbre et le calcaire dans le monde entier. Il attire actuellement l’attention parce qu’il séquestre le dioxyde de carbone, considéré comme une cause du réchauffement climatique, sous forme de carbonate de calcium.

D’autre part, le calcium est un minéral typique dont l’homme et d’autres organismes ont besoin. Par exemple, c’est un élément essentiel pour les organismes cellulaires eucaryotes et il est également nécessaire aux plantes en tant qu’engrais. Cependant, il a été rapporté que la consommation de compléments alimentaires de calcium augmentent la probabilité de développer une démence.