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〜運動と健康の理論的な研究~

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カルシウムの身近な色んな状態と性質

2019年07月25日
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カルシウムと言えば、「骨」を思い浮かびますが、意外と他にも色んなところで使われています。

丈夫な骨を形成するには「カルシウム」が大切ですが、その吸収率やビタミンDも補助も欠かせません。

ビタミンDは太陽光に多く含まれているため、外に出る機会が少ないと骨は弱くなります。

◎カルシウムの性質

カルシウムは昔覚えた水ヘーリーベーの20個の元素記号順の最後である20番目の元素です。
シップスクラークか←の「か」です。
つまり、2属の2+となるアルカリ土類金属ですね。

カルシウムは金属として分類されますが、金属単体として存在するのは稀であり、ほとんどが何かの元素やイオンと結合して化合物として存在しています。
ちなみに金属として取り出すのは電気分解が必要です。

◎カルシウム化合物の生石灰と消石灰

酸化カルシウムCaOのことを生石灰(せいせっかい)
水酸化カルシウムCa(OH)2のことを消石灰(しょうせっかい)と呼びます。

生石灰に水を作用させて消石灰を作る反応を「消和反応」と言います。

CaO + H2O → Ca(OH)2 + 64kJ

この反応には熱が発生し、CaOが50gでコップ一杯(180mL)の水を20℃から100℃まで上げるくらいの
エネルギー量なんですね。

そのため、ひもを引っ張ると温かくなる加熱式のお弁当で使われていました。

生成した水酸化カルシウム Ca(OH)2は、コンニャクの凝固剤、酸性の土を中和するための園芸用として使われています。

また、昔に良くあったチョークや運動場の白線であるライン引きの白い粉としても使われていました。

◎様々な石として存在するカルシウム

地球上での地殻中の存在量としては、酸素、ケイ素、アルミニウム、鉄に次いで5番目に多いのがカルシウムです。

代表的なのが炭酸カルシウムCaCO3として、石灰岩や大理石として存在しています。

それを加工して建築などでも使われているのが、セメントや石膏(彫刻材料)、漆喰であり、古くはピラミッドやパルテノン神殿でも使われています。
フッ素と結合することでフッ化カルシウムである蛍石としても古来より使われています。

◎現代の工業、建築用材料

カルシウムは様々な化合物を作ることで有名で、現在では幅広い材料としても用いられています。

モルタルや断熱材として、ケイ酸カルシウムを発泡させたもので耐火性があります。

色んなものと結合しやすいことから、不純物除去剤として、様々な工業用精錬、排ガス、排水処理に用いられます。

酸化カルシウムCaOと塩素を反応させることで、消毒剤としてさらし粉(次亜塩素酸カルシウム)が使われています。
塩化カルシウムとしては、白い丸玉の除雪材として冬場に活躍します。

◎身体の機能としてのカルシウムイオン

カルシウムは人をはじめ動植物に欠かせないミネラル(必須元素)として大切な存在です。

人体の構成成分として、主に骨や歯にカルシウムとリンの化合物として多く存在しています。

また、イオンとしてもカリウム、ナトリウム、マグネシウムなどと共に、細胞内(筋肉等)のバランスで情報伝達や運動機能の役割を果たしています。

例えば、筋肉の収縮として、タンパク質の繊維状にCa2+が結合すると、縮まります。

逆にCa2+を放出すると緩みます。これによって、筋肉の伸び縮みが起こるのですね。

骨は骨格を構成する土台としても大切ですが、身体を動かすためのカルシウムイオンの貯蔵庫としても大切なのです。

 

すいへーりーべーぼくのふね下ネタ覚え方集(周期表の元素記号イオン化傾向)

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