Canxi là một nguyên liệu phổ biến nhất trong tự nhiên. Thật vậy, canxi là thành phần cần thiết của tất cả các sinh vật sống và cũng có rất nhiều trong phi sinh vật, chẳng hạn như đất và nước. Răng, vỏ sò, xương và nhũ đá hang động đều là sản phẩm của canxi.
Theo Live Science, điều thú vị là, canxi dường như luôn đứng ở vị trí thứ năm: Đây là nguyên tố nhiều thứ 5 trong khối lượng vỏ trái đất (sau oxy, silic, nhôm và sắt); là loại ion hòa tan nhiều thứ 5 trong nước biển (sau natri, clorua, magiê và sulfat); và là nguyên tố nhiều thứ năm trong cơ thể con người (sau oxy, carbon, hydro và nitơ). Tuy nhiên, canxi lại là nguyên tố kim loại có nhiều nhất trong cơ thể con người, 99% canxi có trong xương và răng.
Trong trạng thái nguyên chất, canxi là một kim loại kiềm màu trắng bạc, mềm. Song điều quan trọng cần lưu ý là canxi không bao giờ được tìm thấy trong tình trạng nguyên chất "cô lập" như thế này ở trong tự nhiên, mà nó tồn tại trong các hợp chất. Hợp chất canxi có thể được tìm thấy trong nhiều khoáng chất, bao gồm đá vôi (canxi cacbonat), thạch cao (canxi sulfat) và fluorit (canxi florua). Canxi chiếm khoảng 4,2% trong lượng vỏ Trái Đất.
Để tách canxi tinh khiết, người ta phải chiết xuất bằng điện phân, một kỹ thuật sử dụng dòng điện trực tiếp để tách các nguyên tố ra khỏi nguồn tự nhiên của chúng. Khi đã tách ra, canxi sẽ phản ứng và hình thành oxit màu trắng xám và nitride khi tiếp xúc với không khí.
Canxi (Ca) đứng thứ 20 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, ngay dưới magiê trong cùng một cột (nhóm IIA) như các kim loại kiềm thổ khác (nhóm các kim loại có phản ứng hóa học cao hơn so với hầu hết các kim loại khác). Canxi bắt nguồn từ tiếng Latin "calx" (chất tro còn lại sau khi nung), nghĩa là vôi.
Các thực phẩm giàu canxi bao gồm các sản phẩm từ sữa - như sữa, pho mát và sữa chua.
Năm 1808, nhà hóa học và là nhà phát minh Sir Humphry Davy ở xứ Cornwall (Anh) là người đầu tiên tách thành công canxi. Một khi đã phân lập thành công canxi, các nhà khoa học có thể tiếp tục nghiên cứu và phát hiện ra tầm quan trọng của nó đối với sự sống còn của tất cả các sinh vật sống.
Các số liệu về canxi
- Số nguyên tử (số proton trong hạt nhân): 20
- Ký hiệu nguyên tử (trong bảng tuần hoàn các nguyên tố): Ca
- Khối lượng nguyên tử (khối lượng trung bình của nguyên tử): 40,078
- Mật độ: 1,55 gam trên một centimet khối
- Ở nhiệt độ phòng: thể rắn
- Điểm nóng chảy: 1.548 độ F (842 độ C)
- Điểm sôi: 2.703 độ F (1484 độ C)
- Số đồng vị (các nguyên tử của cùng một nguyên tố có số nơtron khác nhau): 24; 5 ổn định
Nguyên tố cần thiết
Canxi rất quan trọng với cơ thể con người. Không chỉ quan trọng cho xương và răng, canxi còn hỗ trợ các chuyển động cơ bắp bằng cách thực hiện tin nhắn từ não đến tất cả các bộ phận trên cơ thể chúng ta. Các tế bào trong tất cả các sinh vật sống cần phải giao tiếp, hoặc ra "tín hiệu", với nhau. Ion canxi đóng vai trò như là sứ giả giữa các tế bào và là chất cần thiết trong tất cả các dạng sống đa bào. Canxi cũng hỗ trợ tiết ra các hormone và enzym.
Trong thực phẩm, canxi được tìm thấy ở dạng khoáng chất. Các thực phẩm giàu canxi bao gồm các sản phẩm từ sữa - như sữa, pho mát và sữa chua - và một số loại rau như cải xoăn, cải xoong, rau bina và bông cải xanh. Để hấp thụ, canxi cần được hấp thụ cùng với vitamin D. Magiê cũng cần thiết cho sự đồng hóa và sử dụng canxi trong cơ thể. Trong thực tế, nếu chúng ta mất quá nhiều canxi và không đủ magiê, cơ thể sẽ gặp nhiều vấn đề.
Canxi lại là nguyên tố kim loại có nhiều nhất trong cơ thể con người.
Bạn có biết?
Vôi, hay oxit canxi, sẽ tạo ra ánh sáng khi tiếp xúc với ngọn lửa oxyhydrogen. Trong những năm 1800, trước khi phát minh ra điện, oxit canxi đã được sử dụng để thắp sáng sân khấu, giúp diễn viên thực sự như đang biểu diễn "trong ánh đèn sân khấu".
Nhũ đá và măng đá trong hang động dưới lòng đất, được hình thành dần dần qua thời gian bởi sự tích tụ cặn canxit. Điều này xảy ra khi nước thấm qua các vết nứt trên trần của một hang động đá vôi, hòa tan và mang theo dấu vết của canxit, thành phần chủ yếu của đá vôi. Khi nước giọt từ trần, dư lượng canxit này bắt đầu được tạo ra tại các điểm nước nhỏ giọt, cuối cùng dẫn đến nhũ đá treo trên trần hang. Nước này nhỏ giọt từ các nhũ đá sau đó lại hình thành các măng đá trên mặt đất bên dưới.
Nhiều chuyên gia dinh dưỡng khuyên cơ thể con người nên có tỷ lệ canxi-magiê là 2: 1. Mặc dù cơ thể chúng ta cần nhiều canxi, chúng ta vẫn có nhiều khả năng bị thiếu magiê. Điều này là do cơ thể chúng ta có xu hướng lưu trữ và tái chế canxi, trong khi magiê được sử dụng hoặc thải ra và phải được bổ sung hàng ngày.
Canxi cacbonat là thành phần hoạt động trong nhiều loại thuốc kháng acid, như Tums và Rolaids. Các hợp chất kiềm hoạt động bằng cách trung hòa axit trong dạ dày chính là nguyên nhân gây chứng ợ nóng và khó tiêu.
Đất tốt phải có đủ canxi
Canxi không chỉ cần thiết cho cuộc sống con người, mà cũng là một chất dinh dưỡng cần thiết cho sự tăng trưởng thực vật. Trong hầu hết các loại đất, canxi có cho các loài thực vật thông qua sự phong hóa khoáng sản. Là một kim loại kiềm thổ, canxi đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát độ pH đất, một thước đo độ axit hay kiềm của đất.
Canxi có thể gián tiếp ảnh hưởng đến nhiều quá trình sinh học nhạy cảm với pH đất, chẳng hạn như phân hủy, khoáng nitơ và nitrat hóa.
Canxi có nhiều trong hầu hết các loại đất. Nồng độ canxi được tìm thấy nhiều trong các vùng đất khô hạn và bán khô cằn. Một số loài cây đã thích nghi với đất giàu canxi và kiềm, và được gọi là calcicoles (các loài cây mọc trên vùng đất vôi). Ngược lại, calcifuges là các loài cây phát triển mạnh trong vùng đất có ít canxi và có tính axit.
Các loại thực phẩm chứa nhiều canxi.
Trục trặc có thể xảy ra khi có sự mất cân bằng độ pH trong đất. Đất thừa canxi có thể dẫn đến độ pH quá cao (trên 7), hoặc kiềm, và điều này đôi khi làm giảm độ tan của các chất dinh dưỡng như photphat và nhiều vi chất dinh dưỡng, có thể hạn chế thực vật tăng trưởng. Tuy nhiên, vấn đề lớn hơn sẽ xảy ra khi đất có quá ít canxi, gây ra hiện tượng axit hóa đất. Điều này có thể xảy ra khi canxi bị lọc ra khỏi đất do mưa lớn hoặc thậm chí nguy hại hơn là mưa axit.
Trong những năm 1970 và 1980, mưa axit là một vấn đề lớn ảnh hưởng đến nhiều khu rừng ở đông bắc Mỹ và châu Âu. Khi xảy ra mưa axit, các proton của các axit mạnh trong mưa axit sẽ thay thế cation canxi, và canxi bị lọc ra khỏi đất.
Sử dụng canxi
Các hợp chất canxi có nhiều cách sử dụng, đặc biệt trong việc tạo ra vật liệu xây dựng. Thạch cao, hay canxi sulfat, còn được sử dụng để tạo ra thạch cao, một loại bột màu trắng nặng, khi trộn với nước, nó sẽ cứng lại, có thể tạo khuôn xương bị gãy.
Đá vôi, hay canxi cacbonat, được sử dụng trực tiếp như một loại vật liệu xây dựng và sử dụng gián tiếp cho xi măng. Khi đá vôi được nung nóng nó giải phóng carbon dioxide, để lại vôi sống (canxi oxit). Khi vôi được trộn với nước, nó tạo ra vôi tôi (canxi hiđrôxít) được sử dụng để làm xi măng. Vôi tôi cũng được sử dụng như một chất điều hoà đất và một chất xử lý nước để giảm nồng độ axit.