Canxi

Trong vỏ Trái đất, Ca chiếm khoảng 3,6%. Có màu xám bạc, mềm, cháy với ngọn lửa màu vàng đỏ, tạo thành một lớp nitrua che phủ có màu trắng khi để ngoài không khí. Nó là chất có hoạt tính cao, tính khử mạnh, phản ứng với nước tạo ra hidro và hidroxit canxi, tác dụng với phi kim, với axit… Ca được điều chế bằng phương pháp điện phân nóng chảy các muối của halogen mà thường là canxi fluorua.

Vai trò và ứng dụng

Ca ít tham gia vào việc xây dựng nên chất hữu cơ nhưng có tác dụng quan trọng trong việc xây dựng cấu trúc tinh vi của tế bào sống, là cầu nối trung gian giữa các thành phần hóa học của chất nguyên sinh. Do đó, Ca là nhân tố hình thành cấu trúc không gian ổn định của nhiều bào quan như ribosome, nhân, ty thể, lạp thể…

Canxi là thành phần quan trọng của khẩu phần dinh dưỡng. Sự thiếu hụt rất nhỏ của nó cũng ảnh hưởng tới sự hình thành và phát triển của xương và răng. Canxi còn có khả năng làm giảm huyết áp, khống chế một số chất béo và cholesterol trong đường ruột, dạ dày, hạn chế nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, loãng xương.

Bạn có thể bổ sung canxi bằng cách uống viên nén canxi như canxi phosphat, canxi carbonat và canxi citrat. Tuy nhiên, nên bổ sung canxi bằng cách ăn các loại thực phẩm chứa hàm lượng canxi lớn. Chúng bao gồm: sữa, sữa chua, pho mát, kem, các món canh xương, rau lá xanh đậm và đậu phụ. Ngoài ra, các loại đồ hải sản cũng chứa rất nhiều canxi, như các loại cá, nhất là cá hồi, cá mòi, tôm hùm. Bên cạnh đó, bạn cũng nên bổ sung thêm một lượng magie và vitamin D, chất “xúc tác” giúp cơ thể nhanh chóng chuyển hóa và hấp thụ canxi.

Mặc dù canxi rất cần thiết nhưng chúng ta cần phải biết sử dụng một cách hợp lí bởi vì khi dư thừa có thể dẫn đến một số rối loạn cơ thể như: Tiêu chảy và đau bụng, rắc rối xảy ra với tuyến giáp, triệu chứng hypercalcemia hay hpercalciuria, đặc biệt là bệnh sỏi thận. Liều lượng canxi phải được sử dụng thích hợp theo độ tuổi.

Không chỉ thế canxi còn được biết đến với các ứng dụng khác:

- Chất khử trong việc điều chế các kim loại khác như uran, zircon hay thori.

- Chất chống oxi hóa, chống sulfua hóa hay chống cacbua hóa cho các loại hợp kim chứa hay không chứa sắt.

- Chất tạo thành trong các hợp kim của nhôm, beryli, đồng, chì hay magie.

- Sử dụng trong sản xuất xi ămng hay vữa xây sử dụng rộng rãi trong xây dựng.

Hợp chất

Canxi oxit thường được gọi vôi sống (CaO) được sử dụng trong nhiều quy trình làm sạch hóa học: Xử lý nước và nước thải để làm giảm độ chua, làm mềm và loại bỏ các tạp chất phốt phát, khử các khí thải gốc lưu huỳnh trong máy lọc hơi, làm tinh khiết axit citric, glucoza, các loại thuốc nhuộm và là chất hấp thụ CO2. Ngoài ra, CaO dùng hòa tan linhin trong sản xuất giấy, được sử dụng trong công nghiệp đồ gốm, xi măng, sơn và công nghiệp thực phẩm.

Canxi oxit được sản xuất bằng cách phân hủy bởi nhiệt (nung nóng) các loại vật liệu tự nhiên. Ví dụ như đá vôi, là loại khoáng chất chứa canxi cabonat (CaCO3).

Canxi hydroxit hay vôi tôi (Ca(OH)2) được sinh ra khi thêm nước và vôi sống. Trộn Ca(OH)2 với cát tạo ra vữa sử dụng trong xây dựng, vữa này cứng lại khi để lâu trong không khí co cacbon đioxit có phản ứng chậm với vôi tôi tạo ra canxi cacbonat. Do các tính chất bazo mạnh của nó nên canxi hydroxit có một số ứng dụng như: Là chất kết bông trong xử lý nước, nước thải và cải tạo độ chua của đất, thay thế cho natri hidroxit trong một số loại hóa chất, mỹ phẩm uốn tóc của người Mỹ gốc Phi, có trong một số loại thuốc làm rụng lông, làm thuốc thử hóa học, sản xuất các phụ gia cho dầu thô, các hỗn hợp khô cho nghề sơn và trang trí. Tuy nhiên, dùng nó quá liều có thể gây nguy hiểm, cụ thể như: khó thở, chảy máu trong, hạ huyết áp, liệt cơ xương, gây nhiễu hệ thống actinmyosin, tăng pH trong máu, gây tổn thương các nội tạng.

Canxi cacbua hay đất đèn (CaC2) được sản xuất ở quy mô công nghiệp trong các lò hồ quang ở nhiệt độ 2.000 ⁰C, nguyên liệu là đá vôi và than cốc.

CaO + 3C®CaC2 + CO

Canxi cacbua được dùng trong sản xuất thép (bằng cách khử lưu huỳnh trong sắt, làm nhiên liệu, chuyển các vụn sắt thành dạng lỏng và chống oxi hóa ở các thiết bị môi (thìa) múc kim loại. Ngoài ra, nó còn tạo ra axetylen (C2H2), thường dùng để thúc trái cây chín nhanh và thắp sáng, canxi xianamit CaCN (sử dụng trong phân bón hóa học).

Canxi sulphat là một hóa chất công nghiệp và thí nghiệm thông dụng. Dưới dạngg-anhydrit (gần như dạng khan), nó được sử dụng làm chất hút ẩm. Muối canxi sulfat ngậm 2 phân tử nước (CaSO4.2H2O) được gọi là thạch cao. Thạch cao khan đem nghiền thành bột, trộn với nước thì thành vữa thạch cao, nếu ta đem đi đổ khuôn thì sản phẩm sau kết dính là vật liệu màu trắng có cường độ và độ ổn định nhất định được dùng trong y tế (bó bột, khâu chế tạo chân tay giả, nha khoa), làm phấn viết, phấn trang điểm, trong mỹ nghệ kim hoàn, tạo hình, đổ khuôn, đúc tượng của ngành điêu khắc và các ngành ứng dụng khuôn mẫu (đúc nhựa, đúc đồng, làm gạch, men sứ, gốm…).

Đất sét và thạch cao khi bị nung nóng ở nhiệt độ cao, tạo ra một thành phần quan trọng của xi măng Portlan là clinker. Các hợp chất quan trọng của canxi là nitrat, clorua, xyanua và canxi hypoclorit. Hiện tượng thạch nhũ kì bí trong các hang động là do khi nước thấm qua đá vôi hoặc các loại đá cacbonat, nó hòa tan một phần của đá (có sự hiện diện của khí CO2) và sinh ra các loại hình nhũ đá, cũng như hình thành nên nước cứng.

Đồng vị

Canxi có 6 đồng vị ổn định, hai trong chúng có nguồn gốc tự nhiên: Đồng vị Ca ⁴⁰(chiếm 97%) và đồng vị phóng xạ Ca ⁴¹(chu kỳ bán rã = 103.000 năm).

Ca ⁴⁰là một trong các sản phẩm sinh ra bởi sự phân rã của K ⁴⁰, cùng với Ar ⁴⁰. Trong khi tỷ lệ K/Ar được sử dụng rộng rãi trong địa chất học thì sự phổ biến của Ca ⁴⁰trong tự nhiên đã cản trở việc sử dụng chỉ số K/Ca này trong địa chất.

Không giống như các đồng vị có nguồn gốc vũ trụ được tạo ra trong khí quyển, Ca ⁴¹được sản xuất do việc hấp thụ nơtron của Ca ⁴⁰. Phần lớn của việc tạo ra đồng vị này là ở những mét cao nhất hay ở những lớp đất đá mà ở đó các bức xạ nơtron vũ trụ là đủ mạnh. Ca ⁴¹đã thu được sự chú ý của các nhà khoa học trong nghiên cứu các chòm sao vì Ca ⁴¹phân rã thành K ⁴¹, một chỉ số quan trọng của các chất thường gặp trong hệ Mặt trời.