ˮ Combinațiile chimice ale calciului și rolul acestuia în [614344]

1
UNIVERSITATEA “ALEXANDRU IOAN CUZA” IAȘI
FACULTATEA DE CHIMIE
SPECIALIZAREA: CHIMIE

LUCRARE DE LICENȚĂ

Coordonator științific,
Asist.Dr. Ioana Gorodea
Absolvent: [anonimizat]2017

2

UNIVERSITATEA “Al. I. CUZA ” IAȘI
FACULTATEA DE CHIMIE
SECȚI A CHIMI E

LUCRARE DE LICENȚĂ

COMBINAȚIILE CHIMICE ALE
CALCIULUI ȘI ROLUL ACESTUIA ÎN
PROCESELE VIEȚII

Coordonator științific, Absolvent: [anonimizat].dr. I oana Gorodea Stud. Elena -Mădălina Rotariu

IAȘI -2017

3
CUPRINS
INTRODUCERE ……………………………………………………………………………… .4
CAPITOLUL I: CARACTERISTICI GENERALE ALE CALCIULU I…. .6
I.1 Stare naturală. Obținer e……………………………………………………………. 6
I.1.1 Stare natural ă……………………………………………………. .6
I.1.2 Obținerea calciului …………………………………………….. .8
I.1.3 Întrebuințările calciului ……………………………………….. 11
I.2 Pro prietățile calciului ……………………………………………………………….. 12
I.2.1 Proprietăți fizice ………………………………………………… 12
I.2.2 Proprietăți chimice …………………………………………. …..13
I.2.3 Proprietăți fiziologice …………………………………………..14
I.3 Combinații chimice ale calciului ………………………………………………… 16
I.3.1 Combinații anorganice …………………………………… ……16
I.3.2 Combinații organice ……………………………………………. 29
CAPITOLUL II : CALCIUL ÎN ORGANISMUL UMAN ……………………. 30
II.1 Funcția biochimică a calciului ………………………………………………….. 30
II.1.1Calciul în mecanisme de control și blocare. Distribuția
calciului …………………………………………………………………… 30
II.1.2 Rolul calciului în mecanisme de control ………………. 31
II.1.3 Calciul în enzimele extrac elulare . Biominerale cu
calciu ……………………………………………………………………….. 34
II.1.4 Relația Ca2+ – ATP și Ca2+ – AMP ……………………….. 36
II.2 Calciul ca supliment alimentar ……………………….. ……………………….. 39
II.2.1 Aportul optim de calciu ………………………………………39
II.2.2 Calciu ca și supliment medical ……………………………. 40
II.2.3 Deficiența și supradozajul calciului în organism ……..40
II.2.4 Aditivi alimentari cu calciu ………………………………… 42
CAPITOLUL III : IMPORTANȚA CALCIULUI ÎN NATURĂ ……………46
III.1 Rolul calciului în soluri ………………………………………………………….. 46
III.2 Rol ul calciului în plante ………………………………………………………….. 47
III.3 Rolul calciului în apele marine ……………………………………………….. 48

4
CAPITOLUL IV : PARTEA EXPERIMENTALĂ ……………………………. 53
IV.1 Structura cristalină de tip perovskit ……………………………………….. 53
IV.2 Sinteza titanatului de calciu (CaTiO 3)…………………………………… 55
IV.2.1. Reacția în stare solidă. Principiul metodei ………………. .55
IV.2. 2 Sinteza perovskitului CaTiO 3 prin metoda ceramică…57
IV. 3 Caracterizarea prin spectroscopie FT -IR a compusului CaTiO 3..59

CONCLUZII ……………………………………………………………………………………. 61
BIBLIO GRAFIE …………………………………………………………………………….. 63

5
INTRODUCERE
Calciul (Ca) este elementul chimic cu numărul 20 în Sistemul Periodic. Se află în
grupa a II -a, perioada 4, cu numărul atomic Z=2 0, masa atomică relativă A=40,078,
valență II. Calciul este un metal alcalino -pământos de culoare gri,cel de -al cincea element
din punct de vedere al răspândirii în scoarța terestră. Calciul este de asemenea al cincilea
dintre cei mai răspândiți ioni dizol vați în apa mărilor, după sodiu, clor, magneziu și sulfați
[1].
Calciul provine din latinescul „calx” (care înseamnă „var”) și care a fost cunoscut
dinaintea primului secol, de când romanii au preparat varul din „oxid de calciu” . În
natură calciul este răspândit numai sub formă de combinații, alcătuind 3,5% din scoarța
terestră.
Dintre compu șii chimici naturali ai calciului, piatra de v ar, marmura ș i gipsul
reprezintă materiale c unoscute ș i folosite cu succes încă din antichitate dar care datorită
calităților lor, se folosesc ș i astă zi [2].
Piatra de var se introduce în încă rcătura de minereuri a furnalelor având rol de
fondant bazic (material folosit pentru formarea zgurei). Ea este folosită la obț inerea
oxidului de calciu, CaO, care se i ntroduce î n cupt oarele de formare a oț elurilor fiind
necesar pentru f ormarea zgurei. Pe lângă acesta oxidul de calciu mai are numeroase
utiliză ri la fabricarea sticlei, zahă rului, în tăbăcă rie etc. Se mai utilizează la obț inerea sodei
pentru asigurarea de CO 2 și CaO (proce deul Solvay). Marmura , varietate naturală a
carbonatului de calciu, consti tuie un material deosebit de prețios în construcț ii, la fel ș i
gipsul. Carbonatul dublu de magneziu ș i calciu (dolomita) este un material foarte căutat
pentru realizarea că ptușelilor refractate a cuptoarelor care lu crează la temperaturi ridicate,
așa cum sunt cele utilizate în industria metalurgică . Carbura de calciu CaC 2 denumită ș i
carbid este nelipsită la prepararea aceti lenei destinată sudurii sau tăierii oțelurilor [3, 4] .
Exemple le de mai sus arată numai câteva din multiplele utiliză ri ale compuș ilor
chimici ai calciului.
Calciul (Ca) este depozitat î n oase (acestea conț in în jur de 1 kilogram de calciu,
adică 99% din calciul organismului), că rora le a sigura soliditatea, sub form ă de fosfat de
calciu ș i citrat de calciu. El intervine î n funcționarea mușchilor , în particular a
miocardului, ș i în comandarea mușchilor de că tre nervi. Calciul joacă, de asemenea, un rol
în permeabilitatea membranelor celulare față de ioni, î n recepț ionarea mesajelor

6
hormonale de că tre celule și în activarea enzimelor. Î n sfârș it, el intervine î n mai multe
etape al e coagulării sângelui .
Am ales să abordez tema : ˮ Combinațiile chimice ale calciului și rolul acestuia în
procesele vieții ˮ în cadrul lucrări i de licenț ă, deoarece cum am specificat mai sus acest
metal și combinațiile lui chimice sunt consider ate necesar e omului, animalelor și nu în
ultimul rând pentru că face parte din viața noastră fără ca noi să realizăm asta uneori.
Lucrarea de licenț ă este structurată în patru părți :
 prima parte cuprinde caracteri sticile generale legate de calciu ;
 a doua parte cuprinde semnificațiile acestui metal în organismul uman;
 a treia pa rte cuprinde importanța calciului în natură;
 a pat ra parte are date referitoare l a contribuțiile personale .
În primul capitol al luc rării am scos în evidență caracteristicile generale chimice
ale calciului cum ar fi: proprietățile chimice și fizice precum și întrebuințările acestui
metal.
În al doilea capitol al lucrării de licența a m descris rolul calciului în organismul
uman, precizând funcția lui biochimică, rolul lui ca medicament dar și deficiența sau
supradozajul lui asupra organismului.
Al treilea capitol conține importanța calciului în natură, aplicațiile și rolul lui
asupra p lantelor și solului.
Partea experimentală se referă la sinteza titanatului de calciu plecând de la diferiți
precursori si analiza compușilor obținuți prin spectroscopie IR.
Lucrarea de licența se î ncheie cu un capitol de concluzii legate de chimia calciul ui
și importanța acestuia precum ș i despre cei mai importanți compuși ai calciului .

7
CAPITOLUL I: CARACTERISTICI GENERALE ALE
CALCIULUI

I.1 STARE NATURALĂ. OBȚINERE
I.1.1 Stare naturală
Calciul (Ca) este elementul chimic cu numărul 20 în Sistemul Pe riodic. Se află în
grupa a II -a, perioada 4, cu numărul atomic Z = 20, masa atomică relativă A = 40,078,
valență II, datorită faptu lui că este în grupa II are sarcina 2+. Structura electronică a
atomului de calciu este urmă toarea: 1s22s22p63s23p64s2, acest a este un metal tipic, având
configurație de gaz inert .
Datorită reținerii slabe a electronilor de valență, reactivitatea calciului este mare si
din acest motiv nu se gă sește în stare liberă în natură. Este un metal alcalino -pământos ,
alb-argintiu, strălu citor, moale, cel de -al 5-lea element din punct de vedere al răspândirii în
scoarța terestră. În contact cu aerul se oxidează foarte ușor, motiv pentru care este păstrat
sub petrol [1, 2] .
Calciul este de asemenea cel mai răspâ ndit ion diz olvat în apa mărilor după sodiu ,
clor, magneziu și sulfaț i.
Calciul provine din latinescul „calx” (care înseamnă „var”) și care a fost cunoscut
dinaintea primului secol, de când romanii au preparat varul din „oxid de calciu ”. În
funcție de temperatură prezintă trei form e alotropice: α , β si γ.
 calciul α este stabil până la temperatura de 250o C si crista lizează în
sistemul cubic cu fețe centrate,
 calciul de tip β cristalizează în sistemul hexagonal compact și prezintă
stabilitate între 250 -450oC,
 calciul γ are domeniu l de stabilitate între 450 -845o C și cristalizează în
sistemul cubic cu volum centrat. Ca lciul este un metal moale și puț in
rezistent mecanic. Se presează bine între 250o si 400o C și se poate lamina
în foi.
În natură calciul este răspândit numai sub form ă de combinații,alcătuind 3,5% din
scoarța terest ră. Sub formă de piatră de var (carbonat de calciu, CaCO 3 ) a fost
întrebuințat ca material de construcție încă din timpuri vechi ca și m armura, alt carbonat
de calciu (figura 1 a și b).

8

Figura 1 a) CaCO 3 (Piatra de var) b) Marmura
Acesta prezintă două forme alotropice: calcitul, aragonitul ( figura 2 a și b). Cel
mai des întâlnit este calcitul. Tot un carbonat de calciu este creta precum si dolomitul de
calciu: CaO 3∙MgCO 3 care este foarte răspândit

Figura 2 a) Calcit b) Aragonit
Zăcăminte cu aplicații importante formează și sulfați i de calciu cum ar fi :gipsul
(CaSO 4·2H 2O) si anhidritul (CaSO 4) illustrate în figura de mai jos (figura 3 a și b).

Figura 3 a) Gipsul b) Anhidritul
De asemenea calciul se mai găsește răspândit și în următoarele mineral e de
calciu cu aplicații foarte importante:
 apatitul sub forma celor trei compuși: Ca 5(PO 4)3F (fluorapatit),
Ca5(PO 4)3Cl (clorapatit) și Ca 5(PO 4)3(OH) (hidroxilapatit) ( figura 4 a) ,
 fosforitul care este un amestec de hidroxil -apatită Ca5[(PO 4)3OH]și
carbonat -apatita Ca 10[(PO 4)6CO 3]∙H2O (figura 4 b) , precum si fluorin a CaF 2 (
figura 4 c) .

9

Figura 4 a) Apatitul b) Fosforitul c)Fluorina
Gradul ridicat de săruri de calciu, conduce la formarea durității apelor. Un rol
important al calciului îl regăsim și în lumea organică,deoarece sărurile de calciu ale unor
acizi organici intervin în metabolismul plantelor, cochili ile moluștelor, cojile ouălor.
Carapacele viețuitoar elor marine sunt formate din carbonat de calciu , iar scheletul
vertebratelor este format din fosf at tricalcic împreună cu cantită ți mici de ca rbonat și
diflourură de calciu. De remarcat este si prezenț a calciului în corpul omu lui (1.4% din
greutate) precum și în organismul animalelor fiind concentrat în sistemul osos.
Calciul are 4 izotopi stabili: 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca și încă 2 izotopi care au timp
de viață scurt ( 46Ca, 48Ca) dar care pentru anumite scopuri practice aceștia pot fi
considerați stabili. D e asemenea calciul are un izotop cosmogenic radioactiv ( 41Ca) care
are un timp de viață de 103,000 ani. Izotopul cu cea mai mare ră spândire este 40Ca, alcătuit
dintr -un nucleu ce conține 20 de protoni si 20 de neutroni. Procesul care stă la baza
formării izotopului 40Ca este: 36Ar + 4He= 40Ca. [3]

I.1.2 Obținerea calciului
Calciul metalic se obține în absența aerului (în vid) prin electroliza topiturii
clorurii de calciu și prin reducerea malotermică a iodurii sau a oxidului de calciu. Există
trei metode de obținere a calciului metalic:
I. Obținerea calciului impur
Pentru obținerea calciului brut se folosește în special clorura de calciu provenită
prin prelucrarea pe cale industrială a varietăților calcitului (CaCO 3), anhidritului (CaSO 4)
sau a gipsului ( CaSO 4∙2H2O). Cele trei elemente se transformă după schema (figura 5 ) de
mai jos în clorură de calciu care la cald poate fi redusă la calciu metalic impur:

10

Figura 5. Prelucrarea pe cale industrială a varietăților calcitului (CaCO 3), anhidritului
(CaSO 4) sau a gipsului (CaSO 4∙2H2O)

II)Obținerea electrolitică a calciului (Electroliza topiturii clorurii de calciu )

Calciul se obține industrial prin electroliza topiturii de clorură de calciu anhidră.
Electroliza se execută cu anozi din grafit și catod din oțel,cu punctul de topire 780 –
830o C. Calciul lichid se depu ne pe catod unde se solidifică.
Prin aceasta metodă la catod se va depune calciul lichid care se va soli difica,iar
la anod va veni clorul.
CaCl 2 → Ca2+ + 2Cl-(1)
Catod (+): Ca2+ + 2e- → C a0
Anod (-): 2Cl- – 2e- → Cl 2
Electroliza se realizează într -un creuzet din grafit, ce poate constitui chiar
anodul, având drept catod o bară din oțel (răcită în interior cu apă). Sursa de încălzire este
chiar efectul termic al curentului de electroli ză. Bara – catod se ridică treptat din baie iar
calciul metalic, aderent la oțel, se obține sub formă de baghetă. Calciul metalic astfel
obținut (având cam duritatea plumbului) este protejat contra oxidării de electrolitul băii, ce
aderă la metal, pe măsur ă ce are loc ridicarea catodului din baie. Clorul care se degajă la
anod în timpul electrolizei trebuie îndepărtat din electrolizor pentru a nu veni în contact cu
calciul metalic separat la catod. [4]

11

Topitura:
CaCl + CaF2 2
700 Co(+)
Apa(-)
Figura 6. Obținerea calciului metalic pe cale electrol itică
Prin electroliza topiturii formate din CaF 2 cu CaCl 2, la 700oC într -un creuzet din
grafit care este anodul,folosind un catod topit de mercur, plumb sau zinc și lucrând la un
curent de 30 V se formează la catod aliaje de calciu.
III. Reducerea malote rmică a iodurii si a oxidului de calciu
Reducerea malotermică a iodurii de calciu
Prin reducerea malotermică a iodurii de calciu anhidre cu sodiu metalic in vid se
va obține calciul metalic conform reacției:
CaI 2 + 2Na → Ca + 2NaI (2)
Pentru separar ea calciului metalic de sodiu metalic folosit în exces se utilizează
un alcool care reacționează cu sodiul și da un alcoolat de sodiu și hidrogen.

Reducerea malotermică a oxidului de calciu sau a halogenurilor de calciu
Calciul metalic se poate obține ș i prin reducerea malotermică a oxidului de
calciu în vid cu ajutorul metalelor alcaline, a aluminiului, magneziului, siliciului etc.
Reducerea oxidului de calciu cu pulbere de aluminiu metalic se realizează la 1100 -1200oC
sub presiune de 10-3 mm Hg și cu p ulbere de magneziu la 1170oC sub aceeași presiune
conform reacțiilor:
3CaO + 2Al → 3Ca + Al 2O3 (3)
CaO + Mg → Ca + MgO (4)
3CaCl 2 + 2Al → 3Ca + 2AlCl 3 (5)
2CaO + CaC 2 → 3Ca + 2 CO (6)

12
Calciul metalic obținut după procedeele malotermice poat e fi impurificat cu
anumite metale alcaline sau cu impurități mai puțin volatile ( Al,Si,Fe), de aceea pentru
purificare, calciul brut se distilă la 850oC sub presiune de 0,1 mmHg. După terminarea
distilării calciul metalic de pe condensator este trecut în tr-un vas de sticlă cu închidere
etanșă sau sub eter de petrol. [8]

Reducerea clorurii de calciu cu aluminiu (Metoda lui Hackspill )
Prin reducerea clorurii de cal ciu cu aluminiu se poate obține la scară industrială
un metal foarte pur. Clorura de aluminiu se îndepărtează prin volatizare și rămâne calciul
care se purifcă prin distilare în vid.
Ca(N 3)2 → Ca + 3N 2 (7)
CaH 2
Ca + H 2 (8)
Calciul elementar se poate obține în cantități mici prin descompunerea termică a
azidei sau a hidrurii de calciu:
I.1.3 Înt rebuințările calciului
Calciul este foarte răspândit în natură sub formă de compuș i: fluorura de calciu,
carbonat de calciu care formează zăcăminte mari în scoarța pământului sub fo rmă de
calcar, cretă și marmură. S ulfatul de cal ciu este răspândit sub form ă de ghips , iar fosfatul
de calciu intră în compoziția fosforiților și a apatitului.
Calciul se mai găseș te în oase,în cojile de ouă,în dinți și în plantele marine.Nu se
găseș te liber în natură din cauza reactivităț ii chimice mari.
Este utilizat ca materi al de construcție și în același timp are un rol important în
organismul uman.
Calciu l metalic este folosit ca reducă tor la obținerea metalotermică industrială a
unui număr mare de metale (Na, K, Rb, Cs, Fe, Cr, Ti, Zr, Th, U etc), precum și la
obținerea d iferitelor aliaje cu beriliu, magneziu, aluminiu, cupru etc.
Calciul este folosit la decarburarea și desulfurarea aliajelor de fier, la eliminarea
bismutului din plumb,ca fixator de azot în separarea gazelor inerte și ca deshidratant al
solvenților organi ci. CaH 2 este utilizată la reducerea oxizilor greu reductibili, iar CaC 2 este
folosită la prepararea acetilenei.

13
I.2 PROPRIETĂȚILE CALCIULUI
I.2.1 P roprietăți fizice
Calciul este un metal alcalino -pământos de culoare alb-argintiu, moale, al cincilea
element ca răspândire în scoarța terestră și de asemenea este al cincilea dintre cei mai
răspândiți ioni dizolvați î n apa mărilor.
Sărurile de calciu și soluț iile ionice ale calciului (Ca2+) sunt incolore indiferent de
contribuția calciului. Multe dintre să ruri nu sunt solubile în apă. În soluție, ionul de calciu
are un gust variabil, fiind declarat ca având un gust ușor sărat, acru .
În următorul tabel (Tabelul 1.1) sunt prezentate proprietățile fizice ale calciului
mai detaliate: .
Tabelul I .1: Proprietățile fizice ale calciului
Număr atomic (Z) 20
Masă atomică (A) 40,078
Compoziție izotopică 40
Configurație electronică [Ar] 4s2
Structură cristalină cubică cu fețe centrate
Volumul atomic la 20°C ( cm3/atom∙g) 26,20
Densitatea (g∙ cm3 ) 1,55
Duritatea (scara Mohs) 1,75
Temperatura de topire (°C) 842
Temperatura de fierbere (°C) 1484
Căldura specifică (J/KgxK ) 632
Conductivitatea termică W/(m∙K) 201
Rezistivitatea (Ω∙ m) 33,6
Conductivitatea electrică (S/m) 29,8×106
Electronegativitatea (Pauling) 1,00
Energia de i onizare (eV) 589,8 kJ/mol
Potențialul normal la 25°C (V) -2,87
Răspâ ndirea elementului în scoarța
pămîntului în % de greutate 3,5

14
Din punct de vedere chimic calciul este reactiv și m oale (deși este mai dur d ecât
plumbul) pentru un metal. Este un element metalic argintiu care trebuie extras prin
electrol iză din clorură de calciu (CaCl 2). Odată produs, formează rapid o crustă de oxid și
nitrat când este expus la aer.
Este mai greu de aprins decât magneziul, da r atunci când se aprinde arde intens
cu o flacără roșie. Calciul reacționează cu apa, producând hidrogen la o viteză îndeajuns
de mare pentru a fi observabil, dar la o viteză prea mică pentru a produce căldură la
temperatura camerei, deși sub formă de pudr ă reacția este mai intensă .
I.2.2 Proprietăți chimice
Calciul este un metal alcalino -pământos cu reactivitate mare și de aceea îl
regăsim în natură sub formă de combinații chimice. În combinațiile sale acesta are
numărul de oxidare N.O=2+.
În aer, sub acț iunea oxigenului calciul se oxidează foarte ușor și forme ază o crustă
de oxid sau nitrat,motiv pentru care calciul se păstrează sub petrol. Calciul reacționează
cu: oxigenul (O 2), azotul (N 2 ), apa (H 2O), halogenii și cu acizii [9, 10] .
1) Reacția calciului cu oxigenul
Calciul este un metal alb -argintiu strălucitor,suprafața lui fiind acoperită cu un
strat subțire de oxid care are rolul de a proteja metalul de atacul oxigenului din aer. Odată
aprins, calciul arde formând oxidul de calciu,sau var nestins , (CaO) și nitritul de calciu
(Ca 3N2).
Oxidul de calciu se folosește la prepararea diferitelor aliaje,ca desulfurant al unor
produse petroliere, ca fixator de azot,ca deshidratant al unor solvenți organici.
2Ca(s) + O 2(g) → 2CaO(s) (9)
3Ca(s) + N 2(g) → Ca 3N2(s) (10)
2) Reacția calciului cu apa
Calciul reacționează lent cu apa formând hidroxidul de calciu,fenomen cunoscut sub
numele de stingerea varului, iar hidroxidul de calciu format se numește var stins.
Hidroxidul de calciu se folosește în industria zahărului, la obținerea clorurii de var,a
clorurii de calciu,la prepararea sodei caustice etc.
Ca(s) + 2H 2O(g) → Ca(OH) 2(aq) + H 2(g) (11)

15
3) Reacția calci ului cu halogenii
Calciul rea cționeaz ă cu F 2 formând (CaF 2), cu Cl 2 formează (CaCl 2), cu
Br2formează (CaBr 2) și c u I2 formând (CaI 2).
Ca(s) + F 2(g) → CaF 2(s) (12)
Fluorura de calciu se folosește la gravarea sticlei și ca opacizant în industria
glazurilor ceramice, la fabricarea acidului fluorhidric sau a fluo rurii de sodiu [9, 10]. .
Ca(s) + Cl 2(g) → CaCl 2(s),(13)
Clorura de calciu se utilizează datorită temperaturii foarte scăzute în amestecuri
refrigerente,iar soluția sa servește ca lichid transportor de căldură în mașini frigorifice.
Ca(s) + Br 2(g) → CaBr 2(s), (14)
Bromura de calciu se folosește ca sedativ.
Ca(s) + I2(g) → CaI 2(s), (15)
Iodura de calciu anhidră se folosește ca aditiv furajer pentru hrana tuturor speciilor
de animale.

4) Reacț ia calciului cu acidul clorhid ric (HCl)
Calciul metalic se dizolvă ușor în acid clorhidric diluat sau concentrat formând o
soluție în care se regăsesc ionii de Ca2+ , 2Cl- și hidrogenul gazos care se degajă.
Ca(s) + 2HCl(aq) → Ca2+(aq) + 2Cl-(aq) + H 2(g)↑ (16)

I.2.3 Proprietăți fiziologice
Calciul este unul dintre cele mai răs pândite elemente din natură iar conținutul lui în
scoarța terestră este de 3,5%. În natură, calciul nu se găsește în stare liberă ci sub formă de
combinații. Acesta se încadrează printre cele mai importante elemente care intră în
compoziția pământului, a organismelor vii, a soarelui, a meteoriților și a mat eriilor din
spațiile interplanetare.
Sărurile de calciu ale acizilor organici au un rol important în metabolismul
plantelor. Cochiliile moluștelor, cojile ouălelor și carapace le viețuitoarelor marine sunt
alcătuite din carbonat de calciu.
Aproape 99% din calciul din organismul uma n este repartizat în interiorul oaselor
și a di nților. Combinația formată din c alciu, siliciu, fosfor și m agneziu organic, oferă
dinților o extraordinară strălucire și duritate, iar oaselor le oferă rezistență și elasticitate.

16
Calciul mai este stocat în rinichi și în alte organe, o cantitate foarte mică circulând
liberă în sânge, unde are un rol extrem de important. Calciul din sânge este esențial pentru
a echilibra secreția unor hormoni , pentru a face inima să bată regulat, pentru transmisia
comenzilor către mușchi sau pentru coagularea sângelui.
Valorile nutritive ale legumelor și fructelor ce conțin calciu sunt redate în tabelul
de mai jos (Tabel 1.2):
Tabel I .2 Valorile nutritive ale legumelor și fructelor
Denumire Calciu (mg)
Andivă 19 mg
Anghinare 44 mg
Ardei 7 mg
Broc oli 47 mg
Cartof 12 mg
Castravete 14 mg
Ceapă 23 mg
Ciuperci 3 mg
Fasole 143 mg
Morcov 33 mg
Pătrunjel verde 138 mg
Spanac 99 mg
Varză 40 mg
Vinete 9 mg
Soia boabe 277 mg
Avocado 12 mg
Alune 92 m g
Banane 5 mg
Cătină 176 mg
Fistic 105 mg
Dude 39 mg
Măceșe 169 mg
Migdale 264 mg
Nuci 98 mg

17
Fără el, nu am putea respira, pancreasul nu ne -ar putea echilibra glicemia și nici
sistemul nervos tensiunea arterială. Calciul poate influența greutatea corporală conform
unor cercetări, deoarece determină arderea mai mare a grăsimilor, micșorând astfel
cantitatea de grăsime depozita tă.

Figura 7 . Semințe de susan ( 25g semințe susan=1000mg Ca)
Cele mai importante surse de calciu sunt produsele lactate, s ardinele în conservă,
nucile, migdalele, fisticul, fasolea, s oia, semințele de in, susan, muș tar și mac , avocado,
banana, caise, portocale, morcovi, orezul brun, tofu, alune etc. Este recomandat ca
persoanele cu vârste de peste 9 ani să consume zil nic 2-3 pahare de lapte sau iaurt,
deoarece conțin circa 300 -400 mg de calciu.

I.3 COMBINAȚII CHIMICE ALE CALCIULUI
I.3.1 Combinații anorganice
Se cunosc numeroase combinații în care calciul este în mod constant electropozitiv
bivalent. Ionul de calciu Ca2+ are structură electronica de gaz rar, este incolor și în
majoritatea compușilor este hidratat. Majoritate combinațiilor calciului sunt incolore,
solubile în apă și greu solubile în alcooli. Printre combinațiile greu solubile în apă se află
oxidul, hidroxidul, fluorura, carbonatul, oxalatul, ortofosfatul tricalcic etc.
În majoritatea cazurilor, sărurile solubile ale calciului cristalizează cu apă de
cristalizare, iar sărurile volatile colorează în roșu cărămiziu flacăra incoloră a becului de
gaz.
1.Hidrura de calciu (CaH) : se obține prin arderea calciului metalic în atmosferă de
hidrogen pur,prin acțiunea metanului (CH 4) asupra calciului la 800oC .
Ca + H 2
CaH 2 + Q (17) Q=45,88 kcal
5Ca + 2CH 4= 4CaH 2 + CaC 2 (18)

18
Hidrura de calciu este o pulbere c ristalină alba -cenușie cu densitatea de 1,7
g/cm3,care se topește la 814oC, greu solubilă în eter, reacționează cu apa sau alcoolul
conform reacțiilor:
CaH 2 + 2H 2O = Ca(OH) 2 + 2H 2 (19)
CaH 2 + 2C 2H5OH = Ca(OC 2H5)2 + 2H 2 (20)
La cald hidrura de calciu reac ționează cu hidrogenul sulfurat, tetracl orura de
siliciu, și reduce fluo rurile de sodiu, potasiu, argint, plumb, zinc și sulfații de bariu sau
plumb conform următoarelor reacții chimice:
CaH 2 + H 2S = CaS + 2H 2 (21)
2CaH 2 + SiCl 4 = 2CaCl + SiH 4 (22)
2.Oxidul de calciu (CaO): se obține prin arderea calciului metalic în atmosferă de
oxigen pur la 300oC, prin arderea la 850oC a carbonatului de calciu precipitat și prin
calcinarea sărurilor de calciu,cum ar fi azotatul,formiatul sau oxalatul:
Ca + 1/2O2 = CaO + Q, Q=151,7 kcal (23)
Ca(NO 3)2 = CaO + 2NO 2 + 1/2O2(24)
CaCO 3
CaO + CO 2(25)
CaC 2O4 = CaO + CO 2 + CO (26)
Prin calcinarea carbonatului, azotatului, formiatului sau a oxalatului de calciu la
900-1000oC se obține oxid de calciu sub formă de p ulbere amorfă alba cu densitatea de
3,16 g/cm3, care se topește și fierbe la 2580oC. Reacționează cu apa, cu alcoolul metilic la
80oC si cu glicerina la 100oC:
CaO + H 2O = Ca(OH) 2(27)
CaO + 2CH 3 –OH = Ca(OCH 3)2 + H 2O (28)
CaO + C 3H5O3H3 = CaC 3H5O3H + H 2O (29)
La cald oxidul de calciu se combină cu oxizii: SiO 2, Al 2O3, ZrO 2, Cr 2O3 formând
urmă torii compuși:
CaO + Si 2O = CaSiO 3 (30)
CaO + Al 2O3 = Ca(AlO 2)2 sau Ca[Al 2O3] (31)
CaO + ZrO 2 = CaZrO 3 (32)
CaO + Cr 2O3 = Ca(CrO 2)2sau Ca[Cr 2O4] (32)
3.Hidoxidul de calciu Ca(OH) 2: se obține din reacția dintre apă și oxid de calciu,
sau prin tratarea sărurilor solubile de calciu cu hidroxizii metalelor alcaline.

19
CaO +H 2O = Ca(OH) 2 (33)
Prin stingerea varului ars rezultă hidroxid de calciu sub formă de soluție ( apă de
var), sub formă de suspensie ( lapte de var) și terci. Prin încă lzire în absența aerului sau
prin menținerea în exicator pe acid sulfuric concentrat a soluției saturate de hidroxid de
calciu,se separă cristale rombice trigonale,incolore,care au rețea c u structură stratificată a
căror solubilitate în apă este redusă.
Hidroxidul de calciu este greu solubil în alcooli, dar se dizolva în acizi cu formare
de săruri, iar cu soluțiile concentrate ale halogenurilor alcaline sau de calciu formează
halogenuri b azice ( oxihalogenuri) de calciu: Ca(OH) 2 LiCl H2O, Ca(OH) 2 CsCl ∙H2O
Ca(OH) 2 ∙NaBr ∙ H 2O
Hidroxidul de calciu fiind o bază puternică deplasează amoniacul din sărurile sale
la o temperatură de 80 -90oC și de asemenea reacționează cu clorul, monoxidul de ca rbon,
carbonatul acid de calciu:
2NH 4Cl +Ca(OH) 2
2NH 3 + CaCl 2 + 2H 2O (34)
2Ca(OH) 2 + 2Cl 2 = Ca(ClO) 2 + CaCl 2 + 2H 2O (35)
Ca(OH) 2 + 2Cl 2 = CaOCl 2 +HClO + HCl (36)
Ca(OH) 2 + 2CO
Ca(HCOO) 2 (37)
Ca(OH) 2 +Ca(HCO 3)2 = 2CaCO 3 + 2H 2O (38)
4. Fluorura de calciu (CaF 2): în natură se întâlnește sub formă de fluorină (CaF 2),
ytrocalcit (5CaF 2 ∙2YF 3), nocerit (2CaF 2∙2MgF 2∙CaO∙MgO). În laborator CaF 2 se prepară
prin neutralizarea HF cu hidroxid sau carbonat de calciu,prin tratarea soluțiilor diluate și
fierbinți de clorură de calciu cu HF diluat sau cu fluorura unui metal alcalin prin
descompunerea termică a hexafluorosilicatului de calciu:
Ca + F 2 = CaF 2 (39)
Ca[SiF 6] = CaF 2 + SiF 4 (40)
Combinația CaF 2 se prezintă în cristale cubice incolore (sau colorate în roz purpuriu
sub acțiunea razelor ultraviolet) sunt diamagnetice,au duritatea 4 pe scara Mohr și au
puncte de fierbere si topire mari.
În rețeaua fluorurii de calciu, care aparține sistemului cubic, fiecare ion de Ca2+ este
înconjurat de opt ioni de F- plasați în colțur ile unui cub și fiecare ion de F- este înconjurat
de patru ioni de Ca2+ așezați în colțurile unu i tetraedru,ca în figura de mai jos (figura 8 ):

20

Figura 8 . Rețeaua fluorurii de calciu
Ionul de Ca2+ este reprezentat cu verde, iar ionu l de F- cu roș u, distan ța din tre cei
doi ioni fiind de 2,36 Â . La cald CaF 2 reacționează cu apa,pentoxidul de fosfor, sulfatul de
aluminiu,acidul sulfuric concentrat, fluorura de aluminiu etc.:
CaF 2 + H 2O = CaO + 2HF (41)
CaF 2 + H 2SO 4 = CaSO 4 + 2HF (42)
5CaF 2 + P 2O5 = 5CaO + 2P F5 (43)
3CaF 2 + Al 2(SO 4)3 = 3CaSO 4 + 2AlF 3 (44)
3CaF 2 + 2AlF 3 = Ca 3[AlF 6]2 (45)
5.Clorura de calciu (CaCl 2): se întâlnește în natură sub formă de minerale cum ar
fi clorocalcitul (CaCl 2), tachidritul (CaCl 2∙2MgCl 2∙12H 2O), în apele mărilor și în unele ape
minerale. Sarea anhidră de clorură de calciu se obține prin trecerea unui curent pur de HCl
gazos peste hidroxidul de calciu,încălzit la 800oC:
2Ca(OH) 2 + 2Cl 2 = CaCl 2 + Ca(ClO) 2 + 2H 2O (46)
La cald, clorura de calciu poate fi redusă cu Na,Mg și Sr me talic:
CaCl 2 + 2Na
Ca +2NaCl (47)
CaCl 2 + Mg
Ca + MgCl 2 (48)
CaCl 2 + Sr
Ca + SrCl 2 (49)
Se poate obține clorură de calciu și pe baza reacției dintre hidroxid de calciu si
clorura de magneziu:
Ca(OH) 2 + MgCl 2 = CaCl 2 + Mg(OH) 2 (50)
Din soluțiile apoase ale clorurii de calciu prin evaporare sau prin saturare cu acid
clorhidric gazos se pot separa cristalohidrații clorurii de calciu:

21
CaCl 2∙6H 2O
CaCl 2∙4H 2O
CaCl 2∙2H 2O
CaCl 2∙H2O
CaCl 2(51)
Cristalohidratul CaCl 2∙6H2O se separă sub formă de cristale trigonale
incolore,transparente,care au gust amar,densitatea de 1,654 g/cm3, se topesc la 29,92oC,
sunt solubile în apă și formează combinații cu glicerina sau piridina.
6. Iodura anhidră de calciu (CaI 2): se prepară prin combinarea directă a
elementelor componente în curent de heliu,prin acțiunea la cald a iodului asupra
hidroxidului sau carbonatului de calciu în prezența unui reducător, prin acțiunea acidului
iodhidric l a fierbere asupra fluorurii de calciu, sau prin deshidratarea iodurii hidratate de
calciu sub acțiunea căldurii și a acidului iodhidirc:
Ca + I 2 = CaI 2 (52)
CaF 2 + 2HI = CaI 2 + 2HF (53)
Ca(OH) 2 + I2 + H 2SO 3 = CaI 2 + H 2SO 4 + H 2O (54)
CaI 2 rezultă sub form a unor plăci incolore,extrem de higroscopice, cu densitatea de
3,95 g/cm3, care se topesc la 575oC, fierb la 718oC, iar prin încălzire în aer sau oxigen
formează oxidul de calciu și iod.
La 950oC, iodura de calciu reacționează cu fosfatul de titan conform reacției:
6CaI 2 + Ti 3(PO 4)4 = 2Ca(PO 4)2 + 3TiI 4 (55)
7. Hipocloritul de calciu Ca(ClO) 2∙nH 2O: se obține prin evaporarea sub presiune
redusă a soluției rezultate prin adăugare de apă la varul tratat cu clor,prin clorurarea unui
amestec de var si sodă caus tică,prin acțiunea clorului asupra laptelui de var sodat, prin
tratarea clorurii de calciu cu hipoclorit de sodiu și prin neutralizarea acidului hipocloros cu
lapte de var:
2Ca(OH) 2 + 2Cl 2 = Ca(ClO) 2 +CaCl 2 + 2H 2O (56)
Ca(OH) 2 + 2NaOH + 2Cl 2 = Ca(ClO) 2 + 2NaCl + 2H 2O (57)
CaCl 2 + 2NaClO = Ca(ClO) 2 + 2NaCl (58)
8. Sulfura de calciu CaS: se obține prin acți unea unui ameste c de hidrogen ș i
hidrogen sulfurat asupra carbonatului de calciu încălzit la 550 -800oC, prin reducerea
sulfatului de calciu la 900oC în cu rent de hidrogen,oxid de carbon sau metan și prin
încălzirea la temperatură ridicată a clorurii de calciu în curent de hidrogen sulfurat:
Ca + S = CaS (59)
CaCl 2 + H 2S = CaS + 2HCl (60)
CaSO 4 + 4CO
CaS + 4CO 2 (61)

22
CaSO 4 + 4H 2
CaS + 4H 2O (62)
CaSO 4 + CH 4
CaS + CO 2 + 2H 2O (63)
Sulfura de calciu se prezintă sub formă de cristale cubice incolore, care au rețea de
tipul NaCl cu o distanță interionică de 2,84 Â. Are o densitate de 2,18 g/cm3, este greu
fuzibilă în apă și de vine luminiscentă sub acțiunea unor activatori ca samariu și europiu.
Sub acțiunea vaporilor de apă la roșu, CaS se transformă în oxid de calciu și
hidrogen sulfurat după cum urmează:
CaS + H 2O
CaO + H 2S (64)
Hidroliza sulfurii de calciu:
2CaS + 2H 2O
Ca(HS) 2 + Ca(OH) 2(65)
Suspensia apoasă de CaS se transformă în prezența aerului în tiosulfat și hidroxid
de calciu, iar la peste 300oC bioxidul de carbon deplasează hidrogenul sulfurat din sulfura
de calciu în prezența vaporilor de apă, conform reacțiilor de mai jos:
2CaS +H 2O + 2O 2 = CaS 2O3 + Ca(OH) 2(66)
CaS + CO 2 + H 2O = CaCO 3 + H 2S (67)
9. Sulfura acidă (bisulfura) de calciu Ca(HS) 2∙6H 2O: se obține în absența aerului
prin acțiunea prelungită a hidrogenului sulfurat asupra varului sau a sulfurii de calciu în
suspensie apoasă.
Prin răcirea soluțiilor concentrate se separă cristale incolore care sunt solubile în
apă saturată cu hidrogen sulfurat. Soluțiile apoase ale sulfurii acide de calciu sunt
instabile,deoarece prin pierderea hi drogenului sulfurat trec în hidroxid de calciu:
Ca(HS) 2 + 2H 2O
Ca(OH) 2 + H 2S (68)
Prin oxidarea lentă a Ca(HS) 2 în aer se formează sulfit,sulfat și tiosulfat de calciu.
Bioxidul de carbon în mediu apos reacționează cu sulfura acidă de calciu, formând
carbonat si hidrogen sulfurat:
Ca(HS) 2 + CO 2 + H 2O → CaCO 3 + 2H 2S (69)
10. Sulfatul de calciu. Dihidratul sulfatului de calciu (gipsul) CaSO 4∙2H 2O
Sulfatul de calciu se găsește în natură sub formă de ghips, anhidrit (CaSO 4),
glauberit (Na 2SO 4∙CaSO 4) și multe alte combinații.
Gipsul se obține prin acțiunea acidului sulfuric sau a sulfaților solubili asupra
soluțiilor sărurilor de calciu calde și concentrate și prin acțiunea varului asupra acidului

23
sulfuric. În prezența sulfatului de amoniu, solubi litatea gipsului crește în apă datorită
formării sulfatului dublu de calciu și amoniu:
CaSO 4 + (NH 4)2SO 4 = (NH 4)2[Ca(SO 4)2] (70)
Sub acțiunea căldurii, gipsul pierde apa de cristalizare și apoi sulfatul anhidru se
descompune după reacția:
CaSO 4∙2H 2O
CaSO 4∙0,5H 2O
CaSO 4
CaO + SO 2 + 1/2O2 (71)
11. Hemihidratul sulfatului de calciu (ipsosul) 2CaSO 4∙H2O: se prepară prin
deshidratarea gipsului în tub închis la 120 -130 oC și în vapori de apă la 120 -150 oC. Prin
rehidratar e formează o masă compactă întărită din microcristale de gips întrețesute:
2CaSO 4∙H2O + 3H 2O → 2CaSO 4∙2H 2O (72)
Prin încălzirea ipsosului în aer la 163oC se obține sulfatul anhidru de calciu
(CaSO 4), iar prin înmuierea acestuia cu apă sau coloranți minera li se obține ștucul sub
formă de masă compactă care imită marmura.
12. Sulfatul anhidru de calciu (CaSO 4): se gasește în natură și se poate obține prin
deshidratarea gipsului sau a ipsosului la 163 oC. Cristalele de CaSO 4 sunt rombice sau
monoclin ice albe ,cu o densitate de 2,96 g/cm3, cu duritatea 3 pe scara Mohs și sunt parțial
solubile în apă.
Prin încălzire la 500oC se obține un compus greu solubil în apă:
CaSO 4 → CaO + SO 2 + 1/2O2 (73)
Anhidritul și gipsul reacționează cu bioxidul de carbon și cu amon iacul în prezența
apei formând carbonat de calciu și sulfat de amoniu:
CaSO 4 + CO 2 + 2NH 3 + H 2O = CaCO 3 + (NH 4)2SO 4 (74)
13. Nitrura de calciu (Ca 3N2): se prepară prin combinarea directa a celor două
elemente într -un creuzet de fier la o temperatură de 42 5-450 oC:
3Ca + N 2 = Ca 3N2 (75)
Nitrura de calciu preparată la 350 -400oC se prezintă sub formă de cristale
hexagonale negre, care au o densitate de 2,66 -2,69 g/cm3 și se topesc la 1195 oC. La
1000 oC nitrura se prezintă sub formă de cristale galbene,iar la 400 -500 oC se observă o
colorație brună specifică sub formă de cristale cubice.
Nitrura de calciu hidrolizează ușor la rece ( este descompusă de clor sau brom), iar
la cald este descompusă de aer,oxigen,sulf,fosfor:
Ca3N2 + 6H 2O → 3Ca(OH) 2 + 2NH 3 (76)

24
Prin încălzire la 1000 oC cu cărbune rezultă cianamida de calciu si carbura de
calciu conform reacției:
Ca3N2 + 5C = CaCN 2 + 2CaC 2 (77)
14. Amidura de calciu Ca(NH 2)2: se obține prin încă lzirea calciului metalic în
curent de amoniac sau prin descompune rea termică a Ca(NH 3)6:
Ca + 2NH 3 → Ca(NH 2)2 + H 2 (78)
Ca(NH 3)6 → Ca(NH 2)2 +4NH 3 + H 2 (79)
Amidura de calciu este o substanță solidă, galbenă -cenușie care se alterează ușor în
aer umed și se aprinde spontan în contact cu apa.
15. Azotatul de calciu Ca (NO 3)2∙nH 2O se întâlnește în natură sub denumirea de
salpetru de Norvegia. Sarea anhidră a azotatului de calciu se prepară prin acțiunea
bioxidului de azot asupra oxidului sau carbonatului de calciu la cald:
CaO + 3NO 2 = Ca(NO 3)2 + NO (80)
CaCO 3 + 3NO 2 = Ca(NO 3)2 +CO 2 + NO (81)
Ca(NO 3)2 se prezintă sub formă de cristale cubice incolore, higroscopice, cu o
densitate de 2,36 g/cm3 și cu punct de topire de 561oC.
16. Fosfura de calciu (Ca 3P2): se obține prin trecerea vaporilor de fosfor peste
calciul metalic încalzit la roșu, prin reducere a ortofosfatului tricalcic cu că rbune în cuptor
electric și prin reacția dintre carbura de calciu și pentaoxidul de fosfor la cald:
6Ca + P 4 = 2Ca 3P2 (82)
3CaC 2 + P 2O5 = Ca 3P2 + 5CO + C (83)
Ca3(PO 4)2 +4C = Ca 3P2 +4CO (84)
Fosfura de calciu este o substanță solidă brună -roșcată, cu densitatea de 2,51 g/cm3
care se descompune sub acțiunea apei și a acizilor diluați cu degajare de hidrogen fosforat:
Ca3P2 + 6H 2O → 3Ca(OH) 2 + 2PH 3 (85)
Ca3P2 + 6HCl → 3CaCl 2 + 2PH 3 (86)
17. Ortofosfatul monocalcic CaH 4(PO 4)2∙H2O: se separă la evaporarea sub 100 oC
a soluției rezultate prin dizolvarea oxidului sau a carbonatului de calci u în exces de acid
ortofosforic , prin tratarea ortofosfatului dicalcic cu acid ortofosforic și prin acți unea
acidului clorhidric asupra ortofosfatului tricalcic:
CaO + 2H 3PO 4 = CaH 4(PO 4)2+ H 2O (87)
CaHPO 4 + H 3PO 4 = CaH 4(PO 4)2 (88)
Ca3(PO 4)2 + 4HCl = CaH 4(PO 4)2 + 2CaCl 2 (89)

25
CaH 4(PO 4)2∙H2O se prezintă sub formă de cristale incolore, cu densitatea de 2,22
g/cm3, sunt stabile în aer, solubile în apă și se descompune sub acțiunea căldurii:
2CaH 4(PO 4)2
2CaH 4(PO 4)2
Ca2P2O7 + 2H 3PO 4 (90)
CaH 4(PO 4)2 este sub forma unei prisme incolore,strălucitoare care absoarbe lent
amoniac gazos la tempe ratură obișnuită cu formare de fosfat dublu de calciu și amoniu ce
se descompune sub acțiunea apei astfel:
(NH 4)2CaH 2(PO 4)2 → CaHPO 4 + (NH 4)2HPO 4 (91)
Ortofosfatul monocalcic este solubil în apă, iar superfosfații se pot obține prin
tratarea fosfaților n aturali cu acid sulfuric:
CaH 4(PO 4)2
CaHPO 4 + H 3PO 4 (92)
Ca3(PO 4)2 + H 2SO 4= CaH 4(PO 4)2 + 2CaSO 4 (93)
18. Ortofosfatul monoacid de calciu ( CaHPO 4∙2H 2O): se poate obține prin
tratarea clorurii de calciu cu ortofosfat de amoniu sau sodiu,prin hidroliza ortofosfatului
monocalcic și prin neutralizarea acidului ortofosforic cu hidroxid de calciu și prin tratarea
fosfatului monocalcic cu perclorat de calciu în mediu alcalin:
2CaCl 2 + (NH 4)H2PO 4 +(NH 4)HPO 4 = 2CaHPO 4 + 3NH 4Cl +HCl (94)
CaCl 2 +Na 2HPO 4 = CaHPO 4 + 2NaCl (95)
Ca(OH) 2 + H 3PO 4 = CaHPO 4 + 2H 2O (96)
CaH 4(PO 4)2 + Ca(ClO 4)2 + 2NaOH = 2CaHPO 4 + 2NaClO 4 +2H 2O (97)
CaH 4(PO 4)2
CaHPO 4 + H 3PO 4(98)
Ortofosfatul monoacid de calciu se prezintă sub formă de cristale incolore care sunt
ușor solubile în apă,hidrolize ază la temperatură obișnuită și reacționează cu amoniacul:
12CaHPO 4∙2H 2O
3Ca 3(PO 4)2∙0,5H 2O + 3CaH 4(PO 4)2 + 22,5H 2O (99)
3CaHPO 4 + 2NH 3 → (NH 4)2HPO 4 + Ca 3(PO 4)2(100)
19. Ortofosfatul tricalcic Ca 3(PO 4)2∙0,5H 2O: se obține prin neutralizarea acidului
ortofosforic cu apa sau laptele de var, prin tratarea soluțiilor sărurilor de calciu și prin
hidroliza ortofosfatului dicalcic:
3CaCl 2 + 2Na 2HPO 4 + 2NH 3 = Ca 3(PO 4)2 + 4NaCl + 2NH 4Cl (101)
Ortofosfatul tricalcic este o substanță solidă albă, care sub acțiunea temperaturii
pierde apa de cristalizare.
20. Fluo roapatita [Ca 10(PO 4)6]F2: se obține prin tratarea hidroxo -apatitei cu
fluorură de sodiu , prin tratarea ortofosfatului dicalcic cu fluorură de calciu sau sodiu, prin

26
tratarea ortofosfatului tricalcic cu fluorură de calciuși prin acțiunea fluorurii de calciu
asupra clorurii sau hidroxo -apatitei:
[Ca 10(PO 4)6](OH) 2 + 2NaF = [Ca 10(PO 4)6]F2 + 2NaOH (102)
6CaHPO 4 + 4CaF 2 = [Ca 10(PO 4)6]F2 + 6HF (103)
3Ca 3(PO 4)2 + CaF 2 = [Ca 10(PO 4)6]F2 (104)
[Ca 10(PO 4)6](OH) 2 + CaF 2 = [Ca 10(PO 4)6]F2 + Ca(OH) 2 (105)
Fluoroapatita se prezintă în prisme hexagonale galbene sau brune -verzui, care sunt
foarte stabile și greu solubile în acizi.
21. Pirofosfatul de calciu (Ca 2P2O7): se obține prin descompunerea ortofosfatului
acid de calciu anhidru la temperatură ridicată, prin tratarea pirofosfaților alcalini cu clorură
de calciu și prin acțiunea fluorurii de calciu asupra metafosfatului de calciu la 700oC:
2CaHPO 4 = Ca 2P2O7 + H 2O (106)
Na4P2O7 + 2CaCl 2 = Ca 2P2O7 + 4NaCl (107)
Ca3(P3O9)2∙9H 2O + 3CaF 2 = 3Ca 2P2O7 + 6HF + 6H 2O (108)
Pirofosfatul de calciu rezultă sub formă de macle formate din cristale lamelare
incolore, care se topesc la temperatură mare și hidrolizează în vapori de apă:
3Ca 2P2O7 + 3H 2O
2Ca 3(PO 4)2 + 2H 3PO 4(109)
22.Carbura de calciu (carbidul) CaC 2: se prepară prin combinarea directă a
elementelor componente la 900 -1050 oC în atmosferă de argon, prin reducerea varului cu
cărbune în cuptor electric la 1600 oC, prin acțiunea carbonului asupra cianamidei de calciu
în vid la 1050oC și prin acțiunea metanului asupra calciului metalic:
Ca + 2C = CaC 2 (110)
CaO + 3C
CaC 2 + CO (111)
CaCN 2 + C = CaC 2 + N 2 (112)
Ca3N2 + 6C = 3CaC 2 + N2 (113)
Ca + 2CH 4 =CaC 2 + 4H 2 (114)
În stare pură carbura de calciu se prezintă sub formă de cristale tetragonale sau
cubice incolore ( brun -roșiatice când sunt impure) este buna conducătoare de curent
electric și reacționează la temperatură obișnuită cu apa, iar la cald cu hidrogenul, azotul,
sulful, fosforul, alcoolul, siliciura de calciu după cum urmează:
CaC 2 + 2H 2O → Ca(OH) 2 + C 2H2 (115)
CaC 2+ H2 = Ca + C 2H2 (116)
CaC 2 + N 2 = CaCN 2 + C (117)

27
CaC 2+ 5S = CaS + 2CS 2 (118)
3CaC 2 + 2P = Ca 3P3 + 6C (119)
CaC 2 + 2C 2H5OH = Ca(C 2H5O)2 + C 2H2 (120)
CaC 2 + CaSi 2 = 2Ca + 2 SiC (121)
23. Carbonatul de calciu (CaCO 3): este răspândit în natură su b formă de calcit,
aragonit, dolomit. Se poate prepara prin tratarea soluțiilor sărurilor de calciu cu soluțiile
carbonaților alcalini sau cu carbonat de amoniu, prin acțiunea bioxidului de carbon asupra
sărurilor de calciu în prezență de amoniac și prin calcinare oxalatului de calciu:
CaCl 2 + CO 2 + 2NH 3 + H 2O = CaCO 3 + 2NH 4Cl (122)
CaSO 4 + CO 2 + 2N H3 + H 2O = CaCO 3 + (NH 4)2SO 4 (123)
CaC 2O4∙3H 2O = CaCO 3 + CO + 3H 2O (124)
După condițiile de precipitare se pot obține cristale incolore, trigonale de calcit,
prisme rombice incolore de aragonit sau cristale hexagonale incolore de vaterit . Celula
eleme ntară a calcitului este compusă din ioni de Ca2+ și CO 32- și are forma unui
romboedru.
Cei trei oxigeni ai ionului de CO 32- se găsesc în același plan cu atomul de carbon și
sunt așezați la distanță egală de carbon,iar legăturile de C -O formează unghiuri d e 120o.
Celula elementară a calcitului cristalizată în sistemul trigonal arată ca în schema de mai
jos ( figura 9 ):

Figura 9 . Celula elementară a calcitului

28
La temperatură ridicată, carbonatul de calciu reacționează cu numeroși oxizi, ca de
exemplu: Si O2, Al 2O3, Fe 2O3, MoO 3, WO 3:
CaCO 3 + SiO 2 = CaSiO 3 + CO 2 (125)
CaCO 3 + Al 2O3 = Ca[Al 2O4] + CO 2 (126)
CaCO 3 + Fe 2O3 = Ca[Fe 2O4] + CO 2 (127)
CaCO 3 + MoO 3 = CaMoO 4 + CO 2 (128)
CaCO 3 + WO 3 = CaWO 4 + CO 2 (129)
La cald,carbonatul de calciu reacți onează cu amoniacul si bioxidul de azot, după
cum urmează:
CaCO 3 + 2NH 3
CaCN 2 + 3H 2O (130)
CaCO 3 + 3NO 2 = Ca(NO 3)2 + CO 2 + NO (131)
Carbonatul de calciu are solubilitate redusă în apa lipsită de anhidridă carbonică, se
dizolvă în acizi sau în soluțiile apoase ale clorurii de sodiu, de amoniu, de magneziu în
prezența bioxidului de carbon și reacționează cu apa de clor:
CaCO 3 + CO 2 + H 2O
Ca(HCO 3)2 (132)
CaCO 3 + 2HCH 3COO = Ca(CH 3COO) 2 + CO 2 + H 2O (133)
CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + CO 2 + H 2O (134)
CaCO 3 + Cl 2
CaCl 2 + CO 2 + 1/2O2 (135)
16CaCO 3 + 16Cl 2
14CaCl 2 + 2Ca(ClO 3)2 +16CO 2 + 2O 2 (136)
Sub acțiunea căldurii carbonatul de calciu se descompune termic după reacția:
CaCO 3
CaO + CO 2 (137)

24. Carbonatul acid (bicarbonatul) de calciu Ca(HCO 3)2: se obține la 0oC prin
acțiunea apei saturate cu bioxid de carbon asupra carbonatului neutru de calciu sau prin
acțiunea clorurii de calciu asupra unei soluții de carbonat acid de amoniu de concentrație
apropiată:
CaCO 3 + CO 2 + H 2O
Ca(HCO 3)2 (138)
CaCl 2 + 2(NH 4)HCO 3 = Ca(HCO 3)2 + 2NH 4Cl (139)
Pe baza dizolvării carbonatului de calciu în apă care conține bioxid de carbon și pe
reprecipitarea lui din soluțiile apoase ale c arbonatului acid de calciu se explică formarea
stalactitelor (figura 10) și a stalagmitelor ( figura 11 ) din peșterile munților calcaroși .

29

Figura 10. Stalactite

Figura 11. Stalagmite

Conținutul carbonatului acid de calciu din apa terestră determină dur itatea
temporară a apei. Pentru dedurizarea apei se utilizează hidroxid de calciu sau se trece apa
prin filtre cu permutit Na 2[Al 2Si2O8] care rețin sărurile solubile de calciu,după reacția:
Na2[Al 2Si2O8] + Ca2+
Ca[Al 2Si2O8] + 2Na+ (140)

25. Disiliciura de calciu (CaSi 2): se obține prin combinarea directă a elementelor
componente la 1000 oC în absența aerului, prin acțiunea siliciului elementar asupra hidrurii
de calciu la 800 -1000 oC, prin reducerea varului cu siliciu elementar în cuptor el ectric la
1300oC etc:
Ca + 2Si = CaSi 2 (141)
2CaO + 3Si = 2CaSi 2 + SiO 2 (142)
CaH 2 + 2Si = CaSi 2 + H 2 (143)
CaSi +SiH 4 = CaSi 2 + 2H 2 (144)
Disiliciura de calciu este sub formă de plăci hexagonale cenușii -plumburii cu
strălucire metalică.
Au d ensitatea de 2,46 g/cm3 și o duritate de 3,5 pe scara Mohs, se topesc la
1020oC și se descompun sub acțiunea apei calde sau a acizilor.

30
26. Monosiliciura de calciu (CaSi): se obține prin încălzirea la 1050 oC a unui
amestec echimolecular de calciu și sili ciu în atmosferă inertă.
3CaSi + 6HCl + 5H 2O → SiH 4 + H 2Si2O5 + 3CaCl 2 + 5H 2 (144)
Cristalele romboedrice cenușii ale CaSi au densitatea de 3,21 g/cm3, se topesc la
1245 oC și reacționează cu apa caldă și cu acizii diluați.

27. Siliciura dicalcică ( Ca 2Si): se obține din componentele elementare, folosi nd
un exces de calciu. Cristalele cubice de siliciură dicalcică se topesc la 920 oC și se
descompun sub acțiunea apei și a acizilor diluați:
3Ca 2Si + 12HCl + 5H 2O → SiH 4 + H 2Si2O5 + 6CaCl 2 + 8H 2(145)

Siliciurile de calciu sunt reducători energici utilizați în metal urgia fierului sau a
oțelurilor , în afinarea metalelor feroase, ca desulfuranți și la reducerea unor oxizi metalici.

I.3.2 C ombinații organice

1. Acetatul de calciu Ca(CH 3∙COO) 2∙H2O: rezult ă prin dizolvarea carbonatului
de calciu în acid acetic și se prezintă în cristale incolore,insolubile în apă și greu solubile
în alcool.
CaCO 3 + 2CH 3COOH = Ca(CH 3COO) 2 + H 2O (146)

2. Oxalatul de calciu (CaC 2O4∙H2O): se prepară prin tratarea soluțiilor sărur ilor
de calciu cu oxalat de amoniu și se prezintă sub formă de cristale incolore, cu densitatea de
2,2 g/cm3, care sunt greu solubile în apă sau în acid acetic, dar sunt solubile în acizi
minerali.

3. Cianamida de calciu (CaCN 2): se obține prin acți unea azotului asupra carburii
de calciu încălzite la 800 -1000 oC, prin acțiunea carbonului asupra nitrurii de calciu la
800-1000 oC și prin încălzirea la 900 -1000 oC a amestecului format din var și dicianamidă:
CaC 2 + N 2
CaCN 2 + C (147)
Ca3N2 + 5C → CaCN 2 + 2CaC 2 (148)
6CaO + 3(CN 2H2)2 → 4CaCN + 2CaCO 3 + 4NH 3 +2N 2 (149)
Cristalele romboedrice incolore sau cenușii -deschis de CaCN 2 sunt dure, au
densitatea 2,20 g/cm3, se topesc la 1340 oC, sunt greu solubile în toți solvenții,

31
hidrolizează în contact cu apa și reacționează la cald cu hidrogenul, carbonul și vaporii de
sulfură de carbon:
CaCN 2 + 3H 2O
CaCO 3 + 2NH 3 (150)
CaCN 2 + 2H 2
Ca + HCN + NH 3 (151)
CaCN 2 + C
CaC 2 + N 2 (152)
CaCN 2 + CS 2
CaS + S + (CN) 2 (153)
Prin topirea cianamidei de calciu cu cărbune și cloruri sau carbonați alcalini, se
obțin cianurile alcaline:
CaCN 2 + C + 2NaCl = CaCl 2 + 2NaCN (154)
În afară de c ombinațiile prezentate mai sus se cunosc și alte combinații ale
calci ului,ca de exemplu: cloritul, cloratul, percloratul, bromura de var, oxiiodura, iodatul,
periodații, ortoboratul, derivați alchilici, plumbatul de calciu și mulți alți compuși.

32
CAPITOLUL II : CALCIUL ÎN ORGANISMUL UMAN

II.1 FUNCȚIA BIOCHIM ICĂ A CALCIULUI

II.1.1 Calciul în mecanisme de control și blocare. Distribuția calciului

Ionul de calciu (II) prezintă o importanță biologică foarte mare în procesele care
caracterizează formele superioare de viață cum ar fi: transmisia nervoasă, contrac ția
musculară, echilibrul elec trolitic și coagularea sângelui. În organismul uman adult, calciul
se găsește într -o concentrație de 2%. Din total, 98% se găsește în compoziția țesutului
osos sub formă de cristale de hidroxiapatită Ca 5(PO 4)3(OH) și fosfat tr icalcic amorf
Ca3(PO 4)2, dispuse în golurile r ețelei osoase alcătuite din col agen și scleroproteine. Restul
de 2% se găsește în lichidul extracelular , în mușchi, rinichi și plasmă [12, 13,14] .
Calciul plasmatic se găsește sub două forme: ionizat, difuzabi l (≈ 65%),
reprezentat prin complecși chelați solubili ( acizi organici sau aminoacizi) și nedifuzabil (≈
35%), legat de proteine. În concentrație mică calciul se leagă :
(1) – în proteine in tracelulare (calmomodulina, paralbumina, proteine
intestinale, troponina C);
(2) – în proteinele enzimatice extracelulare (fosfolipaza A 2, tripsina, termolizina)
precum și
(3) – în cofactorii unor enzi me ca ( lipază, fosfatază alcalină etc.)
În complecșii formați cu aminoacizi, proteine și enzime, ionii de Ca2+ sunt legați cu
atomi de oxigen sau azot prin numere de coordinare mari: 6, 7 sau 8. Datorită razei ionice
mai mari a Ca2+ ( r = 0,99 Â) decât cea a Mg2+ ( r = 0,65 Â), deci a unei densități de
sarcină mai mica, dă reacții de substituție cu câteva ordine de mă rime mai rapide decât
ionul de magneziu, fapt care explică participarea sa în mecanismele de control.
Reglarea concentrației ionilor de calciu în organism se face de către proteinele
regulatoare (calmodulina) care leagă ionul de calciu într -un complex de forma [Ca 42+-
calmodulină] . Concentrația calciului în interiorul celulelor este determinate de natura
celulei, în unele fiind de 10-8 M sau 10-6 M, iar în exteriorul celulelor este de 10-2-10-3 M.
În organism există un echilibru dinamic intre concentrația Ca2+ din țesutul osos și
a Ca2+ din lichidul intracelular, astfel se explică stările de hipocalcemie care sunt
compensate cu eliberarea ionului de calciu din oase, iar stările de hipercalcemie prin
depunerile de Ca2+ în oase și chiar pe vasele sanguine și în țesuturile moi [12].

33
Această reglare dinamică de eliberare și depunere a ionului de calciu în oase,
pentru a menține concentrația în spațiul ext racelular în limite fiziologice, este real izată cu
ajutorul a doi hormoni ( paratiroidian și calcitonina).
Hormonul paratiroidian stimulează resorbția osoasă printr -un proces enzimatic
complex, micșorează excreția de calciu și împreună cu vitamina D participă la absorbția
calciului din alimente.
Hormonul calcitonina secretat de tiroidă inhibă resorbția osoasă, iar dezechilibrul
Ca2+ osos / Ca2+ lichid extracelular apare frecvent cu înaintarea în vârstă și este cauza bolii
denumită osteoporoză. În tabelul de mai jos este prezentată concentrația ionului de calciu
și a altor ioni în interiorul și exteriorul celule lor.
Tabel II. 1Concent rația ionului de calciu (II) și a altor ioni
10-8 M 10-6 M 10-4 M 10-3 M 10-2 M
Ca2+ în interiorul celulelor
legat de proteinele
intracelulare [Mg2+]→ ← [Ca2+] extracelular

[Mg2+] în
granule de
cromaffin [Ca2+] nu
există Ca2+ legat de proteine
extracelulare [Na+] și [K+]

II.1.2 Rolul calciului în mecanisme de control
 Troponina C
În contracția musculară , ionii de calciu (II) au rol de mesager secundar.
Răspunsul la un stimul exterior este inițiat de un mesager primar, care est e un agent
extracelular, ca de exemplu un semnal hormonal sau electric. Semnalul este transmis prin
intermediul unui mesager secundar și anume calciul, deoarece concentrația lui se poate
schimba rapid ca răspuns la stimuli exteriori [12, 13,14] .
Această sc himbare de concentrație este controlată de o proteină care leagă Ca2+,
tropo nina C, care împreună cu miozina, actina, tropomiozina și actinina sunt componenții
principali ai fibrelor musculare. Creșterea concentrației Ca2+ liber de la 10-7 M ( în celulele
normale aflate în repaus) la 10-5 M ( în celulele stimulate de intrarea calciului) determină
legarea Ca2+ la troponina C, prin formarea unui complex de forma [Ca2+-troponină C].

34
Troponina C este o proteină cu masa moleculară 18 kDa, care prezintă două locu ri
active, cu afinitate mare pentru Ca2+( figura 12 ).

Figura 12 . Structura proteinei troponina C cu două locuri pentru legarea
Ca2+

 Calmodulina
Calmodulina este proteina cu rol de reglare a concentrației calciului celular și a
cărei funcție se aseam ănă cu a troponinei C, în sensul că fixarea calciului este determinată
de o creștere a concentrației calciului liber, fixare care determină activarea calmodulinei
prin formarea complexului [Ca 42+-calmodulină]. Acest comp lex activează sau
dezactivează o serie de proteine și enzime. Prin urmare, calmodulina este o protein ă
multifuncțională, dintre care voi prezenta doar două mari funcții: activarea diferitelor
enzime și în consecință reglarea proceselor celulare dependente de acestea.
Calmodulina este o prot eină monomeră cu masa moleculară de 17 kDa care
prezintă patru locuri de legare a calciului (II). Are structură tridimensională și este redată
în figura următoare (figura 13 ). Are o conformație elicoidală în care ionii de Ca2+ ocupă
golurile circulare, rea lizând o legare de tip “mână”. Ionul de calciu are numărul de
coordinare șase și se leagă de proteină prin grupele carbonil si carboxil ( prin atomul donor
de oxigen) ale resturilor de aminoacizi [12, 13,14] .

35

Figura 13 .Structura calmodulinei cu 4 locuri pentru legarea calciului (II)

Calmodulina este una din cele mai active proteine găsite în interiorul celulelor
nemusculare. Ea reglează numeroase procese celulare fundamentale, cum sunt
metabolismul nucleotidelor, glicogenului, migrarea și transportul int racelular al calciului,
precum și alte procese dependente de proteine care leagă calciul prezentate în tabelul de
mai jos (Tabel 1 I.2):
Tabel 1I.2 Procese mediate de calmodulină
Metabolismul nucleotidelor (AMP și GMP) Adenilat ciclaze
Guanilat ciclaze
Fosfodiesteraze
Fosforilarea proteinelor Proteine de membrană
Proteine citoplasmatice
Sinteza NADP NO sintează
NAD kinază
Metabolismul glicogenului Fosforilaze
Fluxul calciului Ca2+- Mg2+ ATP -ază
Transportul Ca2+
Secreția Secreția intestinală a Ca2+
Transmisia nervoasă

36
Reglarea se realizează prin activarea sau dezactivarea unui număr mare de proteine
și enzime proces ilustrat în figura de mai jos ( figura 14 ):

Figura 14 . Activarea calmodulinei prin formarea complexului [Ca 42+-calmodulină]

Variet atea mare de procese la care pariticipă calciul este determinate de
multitudinea de structuri care se realizează la legarea calciului (II) de o proteină.
În concluzie, calmodulina este un receptor major intracelular și intramembranal,
principala sa funcți e fiind de a detecta ionii liberi de Ca2+ și a echilibra concentrația
acestora prin legarea, respectiv eliberarea lor în complexul [Ca 4-calmodulină].

II.1.3 Calciul în enzimele extracelulare . Biominerale cu calciu
Calciul (II) formează complecși și cu une le enzime extracelulare, fapt care are
drept consecință stabilizarea structurală a biomoleculelor respective. Tripsina leagă un
singur ion de calciu (II), iar polipeptida α-amilază cu moleculă mai mare leagă trei ioni de
calciu (II).
Fosfolipazele, un gru p de enzime care catalizează hidroliza membranelor
fosfolipidice, prezente în concentrație mare în lichidele intestinale, sunt și ele proteine care
leagă ionul de calciu. De exemplu, fosfolipaza A 2 își stabilizează structura prin legarea
chimic -coordinativ ă a Ca2+ (de oxigenul grupelor carboxil și carbonil) în niște cavități mici
create de lanțul de aminoazici [12, 13,14] .

37
Calciul este un component major al oaselor, dinților și cochiliilor, în mare parte
datorită insolubilității carbonaților și fosfaților de calciu la pH -ul fiziologic prezentat în
tabelul de mai jos ( Tabel 1 I.3):

Tabel 1 I.3. Săruri anorganice ale elementel or din grupa a -2-a prezente în sistemele
biologice

Substanța Mineral Răspândire
MgCO 3 Magnezit Schelete de corali

CaCO 3 Aragonit / C alcit Cochilii (și perle) de moluște,
coajă de ou
CaCO 3∙nH 2O Amorf Calciu depozitat în plante

Ca(C 2O)4∙nH 2O Wewelit (n=1)
Wedelit (n=2) Calciu depozitat în plante
Calculi renali sau în tractul
urinar
Ca5(PO 4)3(OH) Hidroxiapatita Oase și dinți la verte brate

CaSO 4∙2H 2O Gips În constituția țesututilor de
meduze
SrSO 4 Celestina În scheletul de plancton
BaSO 4 Baritina În țesutul algelor

Biomineralele pot fi produse în interiorul sau exteriorul organismelor vii și pot fi
cristaline sau amorfe. Compoziț ia constantă anorganică sau organică este realizată de
țesutul osos, încât să determine proprietățile dorite de rigiditate și de flexibilitate.
Compoziția poate varia în timpul creșterii ( smalțul dinților la copii este format în
mare parte dintr -o prote ină matrice, în timp ce la adul ți conține 90% hidroxiapatită).
Atacul de cord este provocat ( una din cauze) de o circulație defectuoasă a sângelui
care determină creșterea presiunii sale. Acesta este efectul precipitării Ca2+ din sânge sub
formă de sărur i de calciu (II), care se depun ca o crustă pe vasele sanguine sau în inimă
producând îngustarea lor. Pentru dizolvarea acestor depozite s -a propus utilizarea
ligandului chelat EDTA, care ar înlocui metoda chirurgicală de by -pass.

38
S-au efectuat încercări c himice de a rezolva fracturile oaselor prin injectarea în
locul fracturat a unei paste de carbonat apatită, care se întărește, iar în timpul vindecării
aceasta este înlocuită prin țesutul osos viu, care se formează pe parcurs.
În concluzie, calciul domină câmpul biomineral, siliciul și fierul fiind singurele
elemente cu rol comparabil. Biomineralizarea este un subiect cu interes mare în geologie,
biologie, chimie anorganică și practică medicală.
II.1.4 Relația Ca2+-ATP și Ca2+- AMP
a) Contracția musculară
Contracția musculară reprezintă o s timulare unică, electrică, directă a unui
mușchi sau indirectă prin nervul motor, cu un curent continuu de o anumită intensitate și
duratăcare determină o secusă musculară ( scurtarea rapidă urmată de revenire ). Secus a
constituie o manifestare funcțională elementară , biologi c activă, specifică, a contractilității
mușchiului, constând în scurtarea sa ș i dezvoltarea de tensiune [14].
În declanș area ș i realizarea co ntracției musculare până la relaxarea finală se disting
urmă toarele etape succesive:
(1) Inițierea potențialului de acț iune: impulsul nervos,
determinădepolarizarea butonului terminației nervoase motorii, declanșează influxul de
Ca2+ atât prin canalele de Na+ dar mai al es, prin canalele de Ca2+ (potențial de acțiune PA ).
(2) Cuplarea excitație -contracție : aceasta cuprinde ansamblul
fenomenelor prin care potențialul de acțiune iniț iat la nivelul sarcolemei determină
creșterea bruscă a concentrației de Ca2+ liber din sarcoplasmă, necesară formării punții
transversale și glisării. Potențialul de acțiune iniț iat la nivelul sarcolemei se pr opagăde -a
lungul acesteia prin acelaș i mecanism autoregenerativ descris la nivelul membranei
neuronale. Se activează canalele de Ca2+ voltaj -dependente , iar eliberarea ionului de calciu
(II) în cito Sunt gener ați curenți ionici ce permeabilizează membrana cisternei si
determinăeliberarea de Ca depozitat.
Creșterea concentrației de Ca în sarcoplasmă a fost demonstrată prin injectarea
intracelulara de aequorina (extrasă din meduze), care devin e luminis centă în prezența
ionilor de Ca . După stimulare luminiscența crește, atinge un maximum ș i scade din nou
din momentul în car e s-a dezvoltat tensiunea maximă. Creșterea concentraț iei de Ca din
sarcoplasma la 10-5 M (de la valoarea de repaus de 10-7 M) active ază o pompă de Ca2+
(ATP -aza Ca2+ dependentă) din membrana cisternală , care readuce i onul din depozite.

39
În concentrație suficientă, Ca2+ se leagă de troponina C, blocând troponina I. În
repaus, troponina I contribuie, pe de o parte, la mascarea situsurilor a ctive de actină, iar,
pe de altă parte, inhibă capacitatea ATP -azei miozinice de a hidroliza ATP la nivelul
capului polar. Blocarea pr in Ca a acestei proteine declanșează evenimente le ciclice ale
mecanismului contractil glisant. Eliberarea ion ului de calciu (II) în citoplasmă este de
[Ca2+]repaus=0,1 mM respectiv [Ca2+]contracție = 10 mM.
(3) Desfășurarea ciclică a glisării filamentelor de actină : gradul de
scurtare a sarcomerului ar depinde de numă rul de cicluri (durata pe care concentr ația de
Ca2+ liber se menține ridicată), iar forța dezvoltată ar fi condiționată de numărul de punți
transversale ce se fixează în fiecare moment al contracției (figura 15 )

Figura 15. Ciclul contracției muscular

Etapele fiecărui ciclu de atașare -detaș are ar fi urmă toarele:
a). Înainte de î nceperea contracției propriu zise cap etele punț ilor
transversale fixeaz ă ATP ce este imediat hidrolizat de ATP -aza miozinică în ADP si Pi,
care rămân ataș ate de capul polar. În aceasta stare, capul polar (HMM) este dirijat
perpendicular spre filamentul de act ină, fară a fi încă ataș at de acesta.

40
b) În momentul în care, prin fixarea Ca2+pe trop onina C, troponina I
demaschează grupările active de pe actină (probabil prin trans formarea tropomiozinei),
capetel e polare ale miozinei s e fixează de aceste grupă ri.
c).Formarea legăturii acto -miozinice determină o modificare
conformațională a capului punț ii transversale cu ajutorul ener giei furnizate de scindarea
inițială a moleculei de ATP. Ca pul polar al miozinei se înclină spre corpul m oleculei și
tracționează filamentul de actină spre centrul discului întunecat.
d). Înclinarea capului permite eli berarea ADP și Pi și eliberarea unei
zone a capului de care se leagă o noua moleculă de ATP ( legarea ATP de capul polar
determină desprinderea acestuia de zona activă a actinei și puntea transversală se desface ).
e). Noua mol eculă de ATP este din nou scindată, capul își reia poz iția
perpendiculară și se repetă din nou ciclu l. Procesul se oprește atunci câ nd sarci na este prea
mare sau, atunci cân d membrana Z vine în contact cu di scul întunecat (glisare completă ).
b) Relaxarea musculară:
Relaxarea musculară este asociată cu recaptarea Ca2+ liber din sarcoplasmă.
Reducerea concentrației Ca2+ determină desprinderea acestor ioni de pe troponina C.
Întreg ul sistem revine astfel la starea de repaus, cu troponina I activă blocând ATP -aza
miozinică ș i locurile active de pe filamentul de actină. Chiar și în repaus este posibil să
rămână un număr minim de punți transversale atașate de actină [14].

Figura 16 . Contracția mușchiului cardiac

41
Canalele de Ca2+ din RS se î nchid , Ca2+se desprinde de troponin –
tropomiozinăblochează la loc situsul de legare al miozinei de actină, iarconcentrația
citoplasmatică de Ca2+ revine la nivelul de repa us prin acțiunea unei pompe de Ca2+.
Contracția mușchiului cardiatic necesită atât Na+ cât și Ca2+. Se deosebește prin
forma de undă diferită a PA: depolarizare susținută, datorita influxului de Ca2+ prin canale
de Ca2+ de tip L , proces ilustrat în figura de sus (figura 1 6):

II.2 CALCIUL CA SUPLIMENT ALIMENTAR
II.2.1 Aportul optim de calciu
În timpul copilăriei și adolescenț ei, procesul de dezvoltare a scheletului este f oarte
activ, 95% din masa osoasă fiind definitivată până la vâ sta de 18 ani. Un aport optim de
calciu în copilări e și adolescență este esențial atâ t pentru organismul în creștere, cât și
pentru sănătatea ulterioară a oaselor. Studiile demonstrează că alimentația cotidiană
furnizează mai puțin de 2/3 din cantitatea zilnică necesară de calciu. Cu toate că opțiunile
alimentare de pe piață sunt multiple, de multe ori ele n u asigură un aport optim de
vitamine și minerale atâ t de necesar organismului.
Calciul este responsabil atât cu rezistența oaselor cât și cu activitatea mușchilor ,
sănătatea dinților, părului, unghiilor și susț inerea proceselor care furnizează energie
organismului. Lipsa de c alciu din organism duce la afecț iuni precum anemie , rahitism,
spasmofilie, tulbură ri ale ciclu lui menstrual, carii dentare, păr și unghii fragile.
Pentru a se putea fixa pe oase și di nți calciul nu acționează singur ci are nevoie de
alte vitamine ș i minerale. În absorbția eficientă a calciului, un rol esențial îl deț ine
vitamina C . Ea este responsabilăcu sinteza colagenului, proteină care acțione ază ca o
structură de rezistență a oaselo r dar și a celorlalate ț esuturi din cartilagii, g ingii și piele. Î n
plus, v itamina C este un important antioxidant și ajută la buna funcț ionare a sistemului
imunitar.
Pentru a menține un nivel optim de calciu î n organism este nevoie de un aport
adecvat de calciu în alimentație,de asemenea, de o mare importanță este eficiența
absorbției ionilor de calciu din tractul digestiv. Calciul este unul di ntre elementele care se
digera ș i se absoarbe cu mare d ificultate, deoarece el formează compuși insolubili
împreu nă cu anionii prezenți în alimente, ceea ce îngreunează absorbț ia lui . [13]

42
Principalul ion cu care interferă este fosfatul . Dintre complexele de fosfat de
calciu, doar calciul dihidrogenfosfat este suficient de solubil astfel încât să mențină un
nivel nec esar absorbției calciului ionic. Din nefericire, aceasta sare este stabilă doar în
mediu foarte acid, cum ar fi acidul clorhidric din stomac. În mediu alcalin este mult mai
solubilă, altă sare ar fi și monohidrogenul însă aceasta nu este bine absorbită în corp.
În plus, odată ce calciul este dizolvat, absorbția sa în corp este total dependentă de
prezența vitaminei D în intestin. Dacă vitamina D nu este prezentă în intestin, o mare
parte di n calciu se va pierde.
Pentru ca organismul nostru să funcționeze normal trebuie să ne luăm necesarul
zilnic de calciu din alimentație. În medie, avem nevoie de 0,6-0,8 g de calciu pe zi , însă
această cantitate variază în funcție de sex, vârstă și stare fiziologică.
De exemplu, femeile însărcinate, cele care alăptează ș i copiii care sunt în perioada
de creștere au nevoie de un consum mai ridicat de calciu.
Copiii între 0 -6 luni au nevoie de 210 mg de calciu pe zi, iar cei între 7 -12 luni au
nevoie de 270 mg. Cantitatea de calciu crește cu vârsta astfel că între 1 -3 ani e ste nevoie
de 500 mg, între 4 -8 ani de 800 mg, iar între 9 -18 ani este de 1300 mg.
Persoanele între 19 -50 de ani au nevoie de 1000 mg de calciu. La bărbații peste 65
de ani și la femeile peste 55 este nevoie de 1200 mg de calciu zilnic.

II.2.2 Calciu ca și supliment medical
Calciul este important pentru sănătatea optimă a oaselor și a dinților pe tot
parcursul vieții. Cu toate că dieta este cel mai bun mod de a obține calciu, uneori
suplimentele de calciu pot fi o opțiune în cazul unei alimentații defect uoase.
Înainte de a apela la suplimentele de calciu trebuie să știm de ce doză avem nevoie
și ce tip de pastile ne sunt indicate.
Avem nevoie de suplimentarea sub formă de capsule dacă în sânge apare carența,
iar medicul o pune pe seama unei alimentații d eficitare. Dacă aportul alimentar nu e ste
optim și extrem de divers, atunci avem nevoie de produse farmaceutice pe bază de calciu.
Suplimentele de calciu pot fi consumate între mese pentru o absorbție eficientă.
Dar chiar dacă luăm suplimente alimentare , dieta nu trebuie să rămână săracă,
dimpotrivă.
Aportul de calciu variază în funcție de vârstă, sex, dar și de starea de sănătate.
Cantitățile sugerate de calciu sunt:

43
 Sugari : 0-5 luni: 210 mg/zi; 6 -11 luni: 270 mg/zi;
 Copii: 1-3 ani: 500 mg/zi; 4 -8 ani: 800 mg/zi; 9 -18 ani:
1.300 mg/zi;
 Adulți: 19-25 de ani: 1.000 mg/zi; 51 -70 de ani: 1.200 mg/zi;
 Situații particulare femei: cele însărcinate: 1.300 mg/zi;peste 50 de
ani: 1.500 mg/zi.

II.2.3 Deficiența și supradozajul calciului în organism
Calciul est e mineralul cel mai des întâlnit în organism. Acest mineral este necesar
pentru desfășurareacorespunzătoare a numeroase procese metabolice. Calciul este folosit
de organism în vasoconstricție și vasodilatare, transmiterea impulsurilor nervoase,
contracția musculară, secreția de hormoni, etc.
Dacă ne confruntăm cu c rampe și spasme musculare, avem bătăi cardiace
puternice, insomnie, irascibilitate și stări de nervozitate și problem e dentare atunci ar
trebui să ne întrebăm dacă avem destul calciu în organism.
Chiar și apariția hemoroizilor, durerilor de spate și apariția venelor varicoase sunt
asociate cu lipsa acestui mineral. Amorțeala sau furnicăturile la nivelul membrelor,
precum si cârceii înseamnă lipsă de calciu.
Formele mai avansate ale lipsei de calc iu se traduc în tulburări de ciclu
menstrual, dar mai ales în osteoporoză, carii dentare, unghii si păr despicat și oboseală
general ă.
Acest mineral ajută vitamina K să împiedice formarea cheagurilor de sânge și este
cofactor pentru multe enzime și protein e. Calciul reduce absorbția plumbului și astfel
diminuează efectele intoxicării cu metale grele.
Cantitatea de calciu din sânge este reglată astfel încât aceasta să nu fluctueze
atunci când consumăm cantități mari de calciu (din alimente sau suplimente). Nivelul
normal al calcemiei este de 10 -12 mg, iar cantit atea de calciu din mușchi este în medie de
15 mg.
Pentru a menține o concentrație constantă de calciu în sânge și mușchi,
organismul îl depozitează la nivelul țesutului osos. Nu tot calciul consumat este și
absorbit. Oamenii absorb aproximativ 30% din calciul consumat, dar acest procent
depinde de tipul de alimente și de alți factori.

44
Factorii care influențează ab sorbția calciului sunt:
– cantitatea consumată: absorbția scade direct proporțional cu cr eșterea
aportului de calciu;
– vârsta: în cazul copiilor absorbția este de 60%, adulți 40 -45% și
continuă să scadă pe parcursul vieții;
– cantitatea de vitamină D.
Hipocalcemia (un nivel prea scăzut al calciului în sânge) nu apare datorită unei
alimentații p rea sărace în calciu, ci î n urma unor prob leme medicale cum ar fi
disfuncționalităț i ale rinichilor, utilizarea unor diuretice specifice car e au ca efect pierderea
excesivă de calciu prin urină, etc.
Pe termen lung hipocalcemia produce osteoporoză, rahiti sm, furnicături ale
degetelor, convulsii, crampe musculare, letargie, scăderea poftei de mâ ncare, ritm cardiac
anormal și dacă nu este tratată poate duce la deces.
Aportul excesiv de calciu este asociat hipercalcemia (un n ivel prea ridicat al
calciului în sânge), o funcționare necorespunzătoare a rinichilor și scăderea absorbției altor
minerale, printre care fier, zinc, magneziu ș i fosfor .
Hipercalcemia poate fi cauzată ș i de excesul de vitamina D, de exemp lu prin
supradoză de suplimente n utritive.Totuși, hipercalcemia cauzată de alimentaț ie sau de
supli mente nutritive este foarte rară , majoritatea cazurilor de hipercalcemie fiind cauzate
de tumori maligne.

II.2.4 Aditivi alimentari cu calciu
Aditivii alimentari sunt sub stanțe chimice adăugate (intenționa t sau nu) în
alimente în cursul procesului de procesare și producție cu scopul de a le spori aroma,
gustul, pentru a le îmbunătăți aspectul și pentru a le prelungi termenul de valabilitate.
Aditivii alimentari sunt de mai multe categorii ce servesc diferite lor scopuri:
îndulcitori artificiali, coloranți, corectori de aciditate, corectori de gust și miros,
conservanți, antioxidanți și mulți alții. În fața substanțelor chimice de sinteză folosite în
compoziția unui aliment se pune litera " E".[11]
Astfel că toa te E-urile au un efect negativ asupra organismului uman și nu există
nici un aditiv alimentar care să fie tolerat de organismul nostru, deoarece doar ce este
natural poate să metabolizeze ușor, să recunoască și să prelucreze.

45
Sunt foarte multe E-uri cu cal ciu dintre care enumeram :
 E203: sorbat de calciu – este utilizat ca și conservant;
 E213:benzoat de calciu – este utilizat ca și conservant;
 E226:sulfit de calciu – conservant și antioxidant;
 E263:acetat de calciu – conservant, agent de reglare aciditate ;
 E282: propionat de calciu – conservant;
 E302:ascorbat de calciu – antioxidant;
 E327: lactat de calciu – agent sinergetic, agent de reglare aciditate,
agent de tratare făină de grâu;
 E333:citrați de calciu (citrat monocalcic, citrat dicalcic, citrat
tricalcic) – agent de reglare aciditate, stabilizator, em ulgatori;
 E341:fosfați de calciu: fosfat monocalcic (ortofosfat monocalcic);
fosfat dicalcic (ortofosfat dicalcic); fosfat tricalcic (ortofosfat tricalcic) – agenți de
reglare aciditate, agenți de trata re a făinii de grâu, de întărire, texturanți, agenți de afâ nare,
antiag lomeranți;
 E352:malați de calciu (malat de calciu, malat acid de calciu) –
agent de reglare aciditate;
 E354: tartrat de calciu – agent de inhibare, agent de reglare
aciditate;
 E404: alginat de calciu – substanță de îngroșare, stabilizator,
substanță de gelificare;
 E450: difosfați ( difosfat dicalcic, dihidrogeno -difosfat de calciu) –
folosiți în produse fine de panificație, făină cu agenți de afânare, sosuri, deserturi, biscuiți
și pesmeți ;
 E452:polifosfați (polifosfați de calciu) – utilizați în produse
alimentare sub formă de praf, gumă de mestecat, cereale pen tru micul dejun, snacks, paste
din pește și crustacee, glazuri, produse de cofetărie, fidea, aluaturi, file de pește
nepreluc rat, refrigerat și congelat, produse din cru stacee refrigerate și congelate;
 E470a : sărurile de Ca ale acizilor grași – emulgatori, stabilizanți,
antiaglomeranți;
 E482:stearoil – 2-lactilat de Ca – emulgator, stabilizator;
 E509:clorura de calciu – subst anță de întărire;
 E538:ferocianura de calciu – antiaglomerant;

46
 E542:fosfat de oase (în principal fosfat de calciu tribazic) –
aglomerant, agent de reținere a apei;
 E552/ E556 : silicat de calciu și silicat alumino -calcic – utilizați în
produse alimentare sub formă de praf (inclusiv zaharuri), sare și substituenții ei,
suplimente alimentare dietetice, alimente sub formă de tablete, pastile, drajeuri, brânză
tare și brânză prelucrată tăiată felii, gumă de mestecat, orez, cârnați și jeleuri (numai
tratament s uperficial);
 E579:gluconat de calciu – agent de întărire;
 E623:glutamat de calciu – potențator de aromă;
 E954:zaharină și sărurile sale de calciu ( zaharinat de calciu) –
este un îndulcitor artificial de aproximativ 300 -500 de ori mai dulce decât zaharoza;
Listele de aditivi alimentari este verificată periodic de specialiști, astfel încât să
poată oferi un punct de reper consumatorilor în ceea ce privește conținutul substanțelor al
diverselor produse de pe piață. Consumatorii la rândul lor trebuie să veri fice etichetele
produselor pentru a evita posibile efecte secundare sau alergii alimentare [11].

47
CAPITOLUL III : IMPORTANȚA CALCIULUI ÎN NATURĂ

III.1 ROLUL CALCIULUI ÎN SOLURI
Calciul se găsește în cantități ridicate în soluri, intrând în compoziț ia unor
minerale primare și secundare. Cea mai mare parte din calciu se găsește sub formă de
săruri greu solubile și sub formă de carbonat . Se mai poate găsi sub formă de fosfat
monocalcic Ca(H 2PO 4)2, dicalcic CaHPO 4 și tricalcic Ca 3 (PO 4)2, sub formă de apatit
Ca5(PO 4)3F și sulfat de calciu CaSO 4∙2H2O (gips).
Calciul se mai poate gă si ca ion Ca2+: adsorbit de că tre complexul solului
(Ca schimbabil )sau în soluț ia solului ( Casolubil provenit din disocierea sărurilor solubile
azotați sau cloruri) . Cele mai bogate soluri î n Ca schimbabil sunt cele carbonatice, cele
formate pe calcare, marne, argile m arnoase, cele din zonele aride ș i cele amendate
calcaros.
Calciul schimbabil precipită coloizii organominerali ai solului, jucând rol de liant
între par ticulele de sol și asigurâ nd f ormarea unei structuri stabile ș i a unui regi m
aerohidric optim. Calciul, alături de alț i cationi bazici (Mg2+, K+), compensează sarcinile
negative ale complexului coloidal al solului, constituind cationul dominant în asigurar ea
gradului de saturație î n baze.
Solurile acide conțin mai puțin calciu decât cele alcaline. Î n aceste soluri, calciul
precipită cationii de fier, aluminiu și mangan sub formă de hidroxizi Fe(OH) 3, Al(OH) 3 și
Mn(OH) 2, reducând astfel toxicitatea determina tă de excesul de H+, Fe2+ , Al3+ și Mn2+.
Ca2+ neutralizează acizii organici excretați de rădăcinile plantelor ș i cei minerali (HNO 3,
H2SO 4, H3PO 4) rezultați î n sol din activitatea microorganismelor.
În solurile alcaline, Ca2+ “liber” va forma compuși inso lubili cu unele elemente
nutritive , cum ar fi fosforul, ducând la inaccesibilitatea acestora pentru plante. Dacă
deficiența nu afectează decât o suprafață mică din gradina, o putem remedia cu ajutorul
cojilor de ouă. Cojile de oua sfărâmate se vor descompu ne în sol și vor elibera calciul
necesar plantelor. Pentru o porțiune mai mare din grădina, este indicat sa se adauge calciu
în sol sub o altă formă.
În situația în care pământul din grădină este acid, putem adăuga var. Acesta este
disponibil în mai multe forme, ce acționează în feluri diferite:

48
 Carbonatul de calciu (CaCO 3) eliberează treptat calciul în sol, de aceea nu se
recomandă aplicarea sa dacă se urmărește obț inerea unor rezultate rapide. De
regulă, carbonatul de calciu este adăugat în pămâ nt pentru a-i creste pH -ul.
 Dolomita are avantajul de a oferi ș i un aport de magneziu, pe lângă cel de calciu și
se eliberează treptat î n sol.
 Oxidul de calciu (varul nestins sau varul ars) are o actiune rapidă, însa trebuie
utilizat cu precauț ie, deoarece poate af ecta negativ plantele.
 Cenușa este alcalină, adică va scă dea aciditatea solului și este recomandată mai
ales cea obținută din arderea de lemn de esență tare, care este mai bogată în
substanțe hrănitoare. Pentru că are și un conț inut ridic at de potasiu, tre buie
cunoscută compoziția solului. Afânează solul și se poate adă uga dir ect în acesta în
momentul plantării cartofilor, mazării, verzei, castraveților ș i dovleceilor (plante
care o duc minunat în prezenț a ei).

III.2 ROLUL CALCIULUI ÎN PLANTE
Plantele săn ătoase cresc î n sol s ănătos și au nevoie de cantități î nsemn ate de azot
(nitrogen), fosfor și potasiu pentru a supraviețui ș i a rodi , dar și de nutrienți secundari cum
ar fi calciul, magneziul și sulful.
Nutrientul secundar responsabil cu formarea perețil or și membranelor celulare,
dar și cu circulația apei și a sărurilor prin pereții celulari este calciul.
O plantă alimentată corespunză tor cu calciu produce fructe cu o durata mai mare
de pă strare, mai intens colorate (calciul este implicat și în producer ea pigmenț ilor) și mai
sanatoase . Calciul protejează și împotriva arsurilor solare în perioadele cu radiație solară
ridicată .
Cazuri în care se poate instala carența de calciu la plante:
 în lunile cu temperaturi ridicate, când seceta, plus masa foliară (f runzele) și apariț ia
fructelor secătuiesc planta de nutrienț i;
 când umiditatea relativă a aerului este foarte ridicată: în camp, ca urmare a unui
sezon lung de ploi cu nebulozitate ridicată, iar în solarii, când aerisirea este
insuficientă ;
 când rădă cinile sunt slab de zvoltate, cum se întâmplă pe solurile grele, neaerate și
reci;

49
 când rădăcinile sunt prea mici î n raport cu foliajul prea bogat ca urmare a unei
fertilizări î n exces cu azot sau gunoi de grajd și care necesită un consum mai mare
de apă pe care rădăcina nu -l poate asigura;
 când avem atac de ciuperci patog ene de sol cum ar fi fuzarioza ș i verticilioza ;
 când ex istă o concentrație mare de săruri solubile î n sol uția solului, ca urmare a
aplicării unor doze excesive de îngrășă minte;
 când fertiliză m cu doze mari de uree, i onii de amoniu în exces vor împiedica
absorbț ia calciului .
Carența de calciu se vede mai întâi la deteriorarea frunzelor tinere, iar o
deficiență mai mare duce la sistarea producției de frunze, ofilirea plantei chiar dacă este
irigat ă și la stoparea creșterii rădăcinilor, care rămân scurte și cu puține ramificaț ii.
În figurile de mai jos ( Figura 18 a, b, c) sunt ilustrate legume care prezintă
carență de calciu

Figura 18 a) Lipsa calciului la roși i b) la ardei c) la varză
În plus, pentru că lipsa de calciu subrezește pereț ii celulelor pla ntei, zonele
afectate devin porți de intrare pentru diverși agenț i patogeni care pot compromite cultura
complet.
La nivelul legumelor, carența de calciu se vede sub urm ătoarele forme:
 pătare neagră a merelor (bitter pit);
 putregaiul apical (în parte opusă codițelor) la roșii și ardei, dar și la pepeni și
vinete;
 arsura marginală a frunzelor de salată și varză;
 putregaiul fizi ologic (inima neagră) la țelină;
 brunific area frunzelor din interiorul căpățânilor de varză albă ș i de Bruxelles ;
 mici cavități în rădă cinile de morcov ;
 ceapa și cartofii care cresc necorespunzător (piticire).

50
III.3 ROLUL CALCIULUI ÎN APELE MARINE
III.3.1 Formarea calcarelor
Calcarele se formea ză în trei moduri deosebite:
 prin depunere chimică , proces realizat fără participarea
viețuitoarelor, de unde și numele de calcare anorganice ;
 prin depunere chimică determinată de procesele biologice ale
viețuitoarelor, fapt evidențiat de termenul de calca re biogene ;
 prin acumularea resturilor de organisme calcaroase, fapt exprimat
prin numele de calcare organogene .
Calcarele anorganice se pot forma prin precipitarea carbonatului de calciu,
datorită variației apei în conținut de dioxid de carbon. S-a calcul at că dintr -un curent
oceanic, cu o viteză de 30 km pe zi, o încălzire de 5°C (de la 15° la 20°C) determină o
depunere a unui strat de 2 mm calcar pe an, ceea ce înseamnă un strat de 2 m în zece mii de
ani [15].
Desigur, nu este mult, dar în decursul timpu rilor geologice depunerea celor 2 mm
anuali duc la o grosime apreciabilă . Totuși, nic i în felul acesta nu au luat naștere marile
acumulă ri de calcar, căci în adâ ncurile ocean ului, din cauza presiunii crescânde, crește ș i
solubilitatea acestuia. Astfel, car bonatu l de calciu, care iese din soluție în paturile
superioare de apă ale oceanului, se dizolvă pe măsură ce coboară spre fundul oceanului
pentru a se depune.
Variații în conț inutul de dioxid de carbon a l apei de mare sunt determinate și de
agitaț ia apei. S-a calculat că într -un an, presupunând că există în medie 40 zile de furtuni
puternice cu mare agitaț ie a apei, din cauza pierderii de dioxid de carbon se precipită
circa 0,12 g pe cm2, ceea ce dă un strat de 0,08 cm grosime pe an, adică 8 m în zece mii
de ani. [15]
Cantitat ea este apreciabil mai mare decâ t în cazul precedent, dar modul acesta de
formare a calcarelor este restrâns la o mica suprafață a marii, în apropierea țărmurilor, că ci
calcarul precipitat în largu l oceanului este dizolvat la adâ ncimi mai mari înainte sa se
depună .
Existența calcarelor biogene se datorează unui proces mixt, chimic și biologic.
Ele iau naștere prin precipitarea chimică a carbonatului de calciu din apă, precipitare
determinată de viețuitoare.

51
Substanț a verde a plantelor, clorofila, are darul de a prepara materiile hrănitoare
necesare vieții și creș terii plantei prin combinarea, c u ajutorul energiei solare, a sărurilor
luate din pămâ nt și cu dioxidul de carbon luat din aer.
Bioxidul de carbon este pe ntru plante hrana indis pensabilă vieț ii. Plantele
acvatice, între care predomina algele, iau dioxidul de carbon necesar vieții lor din apă, ș i
anume din cantitatea de di oxid de carbon de echilibru. Scăzând cantitatea acestuia, scade
și solubilitatea calc arului aflat în soluție, iar o parte din el precipită .
Depunerea calcarului în regiunile cu multe alge este un fapt bine sta bilit, fiind de o
mare importanță atât prin cantitatea mare, cât ș i prin v iteza sa de formare. Alga
numită Halimeda crește în 6 săptămâni 5,5 cm în înălțime și 8 cm în grosime, precipitâ nd
1,38 g ca lcar. Aceasta înseamnă aproap e 12 g pe an, ceea ce reprezintă , calculat în grosime
pe m2, o cantitate cu mult mai mare de calcar decât cea obținută prin precipitare chimică .
Activitatea bi ologica a plantelor se fac e simțită ș i în geneza altor tipuri de calcare.
Astfel, în formarea tufurilor calcaroase de la gura izvo arelor un rol important îl joacă ș i
plantele pe ste care curge apa (mai ales muș chii și alge le), ele asimilâ nd dioxi dul de carbon
din apă și ducâ nd astfe l la precipitarea calcarului. Tot aș a bacteriile pr oduc prin activitatea
lor vitală amoniac, care se combină cu apa și cu dioxidul de carbon din apă, dând carbonat
de amoniu. Sără cirea apei în dioxid de carbon duce la o precipitare a calcarelor [15]..
Calca rele organogene : cochiliile de scoici și melci su nt formate în cea mai mare
parte din calcar. Melcii ș i scoicile se găsesc în cantități mult mai mari în apa mărilor și
oceanelor decât pe uscat sau în apa râ urilor iar după moartea acestora pe fundul mării s e
pot acumula cantităț i mari de resturi de cochil ii care prin cimentare generează straturi de
calcar . Cea mai mare parte a calcarelor se datorează viețuitoarelor care fixează calcarul în
trupurile lor. [15]
O adevărată pădure de trunchiuri, frunze de toat e felurile și culorile, printre care
sunt ascunseflorile cele mai ciudate , este reprezentată de lumea animală și anume de reciful
de corali. Coralii sunt animale extrem de primitive și de simple care trăiesc în colonii, în
mănunchiuri de mii s i zeci de mii de indivizi, legați unii de alții printr -un schelet
comun,întregul edificiu fiind format din calcar secretat de micile animale, a căror căsuță
este parte integrantă din corp.
Atolul nu este altceva decât o imensă acumulare de animale mărunte care
formează o singura colonie. În el, în afara coralilor mai trăiesc nenumă rate alte animale,
unele tot coloniale, ca de exemplu bureții calcaroș i, briozoarele sau vierm ii tubipoli,

52
altele individuale ce găsesc aici un bun mediu de tr ai: scoici, melci, arici de mare, stele de
mare , castraveți de mare și diferite crustacee .
Un rol mare îl au ș i algele verzi, roșii și brune, ce secreta și ele calcarul di n corpul
lor, contribuind la consolidarea întregului edificiu . În total, o aglomerare de viețuitoare
care, în tendinț a lor de dezvoltare și de creștere, adaugă noi părți construind și mă rind
edificiu l. Calcarul ce ia naștere prin aceasta construcție făcută de viețuitoare se
numeș te calcar construit.
Recifele sunt construcții tot de corali și animale coloniale dar sunt ma i sensibile.
Toată zona din jurul recifului, unde se depun sfărâmăturile și pulberea de calcar, poartă
numele de zonă perirecifală .
Zona perirecifală, acoperită cu calcarul provenit din recif, este foarte mare. D e
exemplu, în Oceanul Indian ea este de 15 ori mai mare decâ t reciful îns uși. Spre deosebire
de calcarele construite, m asive, calcarele perirecifale sunt stratificate și depuse în pături
succesive. Ele sunt cantita tiv, cu mult mai importante decâ t calcarele construite. În
totalitate, depozitele ca lcaroase legate de recifi ocupă în oceanele actuale o suprafață de 10
milioane km2, din care numai 5% reprezintă calcare construite.
În concluzie, se poate spune că majoritatea calcarelor sunt de origine recifală. Unele
sunt calcare construite, altele masi ve sau nestratificate alcă tuite din corpul propri u-zis al
organismelor, care însă s -au păstrat ca atare, rareori fiind distruse. Altele su nt calca rele
perirecifale, stratificate provenite din dărâ marea recifului. [15]

III.3.2 Apele minerale terapeutice
Apele minerale terapeutice sunt ape care provin dintr -o sursă naturală cum ar fi
izvoarele , lac urile sau foraj ele. În conformitate cu compoziția fizico -chimică, apele
minerale terapeutice se clasifică î n mai multe categorii, însă în rândurile de mai jos voi
trata apele alcaline si alcalino -teroase (calcice ).
Apele alcaline (1 g la mie bicarbonat) sub formă pură nu existăla noi î n țară, dar
se întâ lnesc sub forma combina țiilor (ape alcalinoteroase cu Mg și Ca), alcaline, cloruro –
sodice, carbo -gazoase, sulfuroase , sulfatate, feruginoase. Ele sunt folosite în cura internă ,
îndeosebi î n afec țiunile digestive ș i hepato -biliare. Î n cura externă se folosesc î n inhala ții
și pulveriza ții (în afec țiuni ale că ilor respiratorii).
Afec țiunile hepatobiliare sunt influen țate favorabil prin efectul coleretic al apelor
alcaline. Sunt de asemenea bine cunoscuteefectele de alcalinizare a urinii, cu consecin țele

53
lor favorabile asupramodific ării pH -uluiurinar și procesele inflamatorii de la nivelul c ăilor
urinare.
Apele alcalino -teroase si teroase ( 1 g la mie) con țin bicarbonate legat de Ca sau
Mg și au ca principale indica ții afec țiunile digestive (gastrite, colite, bol i ulceroase ,
enterocolite cronice, rahitism, alergii ). Ionul de Ca este principalul element al acestor ape.
Apele minerale con țin o mare varietate de elemente chimiceextrase din rocile prin
care acestea s -au infiltrat. Moleculele s ărurilor minerale sunt disociate î n ioni și numai o
parte a lor r ămân nedisociate, respectivul sistem fizic fiind alc ătuit dintr -un mediu d e
dispensare, apa și dintr -o faz ă dispers ă, ionii sau moleculele . Având sarcini electrice
identice ce nu se atrag, coloizii dintr -o apă minerală echilibrat ă fizico -chimic nu cresc și nu
precipit ă. Apa mineral ă este o soluție adev ărată “optic goal ă”, particu lele având
dimensiuni sub un milimicron.
Apele alcalino -teroase și mai ales apele mixte , în măsura în care predomin ă CO 2,
NaCl, H2S sau sulfa ții, își modific ă efectele fa ță de apele alcaline simple, î n sensul c ă
devin dominante efectele excitosecretorii digestive, î n primul rând gastrice, determinate de
acestesubstan țe minerale sau gazoase din apa mineral ă.
Calciul (Ca2+), prezent î n multe ape mine rale, mai ales î n grupacelor alcalino –
teroase sau sulfatate calcice, provine din straturilegeologice (roci sed imentare calcaroase
și ghipsuri) î n care apamineral ă, extr ăgând cationul este biogen ă.
Calciul are un rol func țional deosebit î n activitatea metabolic ăcelular ă, iar energia
biotica reține calciul în hidrosferă.
Având î n vedere efectele substan țelor alcal ine aplicate pe diferite mucoase, terapia
cu ape alcaline și alcalino -teroase are indica ții largi și în caz de administrare sub form ă de
inhala ții în afec țiuni ORL și bronhopulmonare (efecte sedative, de fluidificare și eliminare
asecre țiilor), sub form ă de iriga ții vaginale î n afec țiuni ginecologice cu secre ții abundente,
(mai ales apele alcalino -teroase și teroase, bogate î n Ca).
Cationul de calciu, prezent î n mod obi șnuit î n aceste ape minerale, are un rol
important în activarea tripsinogenului î n tripsi nă activ ă, așa cum s -a remarcat î n incuba ții
ale sucului intestinal cu solu ții calcice.
Digestia amilolitic ă este de asemenea, stimulat ă de apele alcaline mixte. Efectul se
datorează prezen ței ionilor bicarbonic, calcic și magnezian.
În concluzie, tratamen tele cu ape alcaline și alcalino -teroase sunt be nefice
organismului uman, consu mate în doze recomandate. [16]

54
CAPITOLUL IV : PARTEA EXPERIMENTALĂ

IV.I. STRUCTURA CRISTALINĂ DE TIP PEROVSKIT.
Oxizi simpli de tip ABO 3. Factor de toleranță
Perovskiții forme ază una din principalele familii de oxizi cristalini. Numele lor
provine de la mineralul CaTiO 3, care prezintă o structură cristalină omoloagă. Acest
mineral a fost descoperit pentru prima dată în anul 1830 de geologul rus Gustav Rose , care
l-a denumit per ovskit în onoarea unui mare mineralog rus contele Lev Aleksevich von
Perovski.
Perovskiții simplii au formula generală ABO 3, unde A reprezintă un cation cu
volum mare, din clasa: metalelor alcaline, alcaline -pămantoase sau chiar lantanide, iar B,
un cation mic, care poate fi cationul unui metal tranzițional. Ionii de oxigen formează o
structură ionică compactă. Structura perovskitică ideală ABO 3 are o celulă cubică , cu
parametru celulei a p = 3,9 Å, care poate fi descrisă în grupul spațial Pm3m.
S-a observ at că, stabilitatea diferiților compuși cu formula ABO 3, variază cu
structura lor , astfel că unii din ei pot avea o structură perovskitică distorsionată, datorată
variației de compoziție sau a dimensiunii relative a atomilor A și B.
De obicei, cationii A, alcalino pământoși, sunt situați în colțurile cubului (număr
de coordinație 12), cationii metalelor tranziț ionale de tip B în centru (coordinare
octaedrică) iar anionii de oxigen în centrul fiecărei feț e ilustrate în figurie 19 și 20 [17]

Figura 19. Perovskit Figura 20. Rețea perovskitică

55
O analiză geometrică a structurii celulei perovskitice, poate să ne ajute să
prezicem dacă avem o structură ideală sau distorsionată . Astfel, considerând o celulă
perovskitică ideală, pu tem stabili o relație între suma razelor cationilor implicați în celulă
obținând pentru o celulă cubică o valoarea a raportului egală cu 1:

Figura 21. Celula cubică ideală a unui perovskit
Goldschmit definește astfel factorul de toleranță, t cu ajutoru l căruia putem
evalua gradul de distorsiune a unei structuri perovskitice conform următoarei relații
t = (r A+rO)/√2 (r B+rO)
Pentru o valoare a factorului de toleranță, t = 1 , avem o combinație perfectă între
dimensiunile ionilor participanți, care condu ce astfel la o structură cubică. Dacă t are o
valoare diferită de 1 atunci se observă structuri de tip ilmenit ( pentru t < 1 ) sau calcit și
aragonit ( pentru t > 1 ).
Distorsiunile care apar în aceste situ ații (când factorul de toleranță este diferit d e
1) se datorează faptului că dimensiunea cationului A este prea mică (octaedrele se înclină
pentru optimizarea cationului A în spațiul dintre octaedre) reducând astfel simetria
cristalină și modificând prop rietățile fizice ale compușilor. [18]
Grupul oxizilor cu structură perovskitică reprezintă o adevărată “comoară” pentru
studiul relației structură –proprietăți. Parametrul de bază de la care se pleacă pentru a
stabili o relație între structură și proprietăți este desigur, factorul de toleranță, t.

IV.2 SINTEZA TITANATULUI DE CALCIU (CATiO 3)
Pentru prepararea compușilor în stare solidă, există o multitudine de metode, iar
alegerea metodei cea mai eficientă, depinde în principal, de forma sub care dorim să
obținem produsul final. Astfel, compușii în stare solidă pot exista sub următoarele forme:
a) monocristal pur și fără defecte cristaline; (rA+rO)/√2 (r B+rO) = 1

r = raza corespunzătoare
ionilor A, B și O

56
b) monocristal modificat prin crearea unor defecte, de obicei ca o consecință a
introducerii unor impurități specifice;
c) pudră policristalină ;
d) solid policristalin sub formă de pastilă în care avem o multitudine de cristale sub
diferite orientări;
e) filme subțiri;
f) solide necristaline, amorfe sub formă de pastile sau filme subțiri.
Pentru prepararea fiecărei clase de solide avem metode de sinteză speciale.
IV.2.1. Reacția în stare solidă . Principiul metodei
Cea mai utilizată metodă de preparare a solidelor policristaline, reacția în stare
solidă , este reacția directă dintre compușii chimici de plecare, denumiți uzual reactivi.
Compușii chimici solizi, nu reacți onează unul cu celălalt la temperatura ambiantă,
de aceea este necesară încălzirea amestecului de reactivi , la temperaturi înalte de
1000 °C-1500 °C, temperatură la care reacția începe să se producă. Aceasta implică faptul
că, atât factorul termodinamic c ât și cinetic sunt foarte importanți pentru studierea
reacțiilor în stare solidă.
Pentru găsirea celor mai bune condiții de desfășurare a reacțiilor în stare solidă,
trebui să ținem seama de modificarea energie libere dar și de viteza reacției în stare so lidă.
Dacă toți reactivii sunt în stare solidă, atunci metoda de sinteză se numește metoda
ceramică . Procedura experimentală constă în mai multe etape, care trebuie realizate cu
multă atenție:
1. Alegerea reactivilor cât mai optim, ținând cont de trei cara cteristici importante:
– să fie sub formă de pudre fine pentru a avea o suprafață mare de contact,
– să aibă o anumită reactivitate
– să aibă o compoziție bine definită.
După ce au fost aleși, sunt uscați înainte de a fi cântăriți, apoi se mojarează fin
împreună, pentru a obține o suprafață de reacție maximă, deci o viteza de reacție mare
(mojararea se face de obicei în mojare de agat, pentru a evita contaminarea amestecului cu
impurități sau în moara cu bile de agat). Pentru o omogenizare mai bună a amestecului, se
poate adăuga un lichid organic volatil – acetonă sau alcool – care va forma cu reactivii un
amestec sub forma de pastă. În timpul procesului de mojarare, lichidul organic se va
evapora, realizând astfel un contact mai bun între reactanți
2. Calcinarea și sinterizarea amestecului de reactivi. Pentru următoarea etapă este
importantă alegerea creuzetului, care trebuie sa fie dintr -un material inert la temperatură

57
înaltă; metalele nobile, de tip Pt sau Au sunt de obicei preferate, dar pentru că sunt destul
de scumpe, se folosește și alumina stabilizată sau ZrO 2 pentru prepararea oxizilor metalici,
iar creuzete din grafit se folosesc pentru prepararea sulfurilor.
Programul de încălzire utilizat pentru calcinare și sinterizare, va depinde foarte
mult de forma și reactivitatea reactivilor.
O cunoaștere în prealabil a diagramelor de fază a reactivilor este utilă, pentru
fixarea compoziției dorite și a condițiilor de reacție. O atenție deosebită trebuie acordată
controlării temperaturii și a atmosfe rei de reacție mai ales în cazul în care reactivii au
diferite stări de oxidare iar produsul final trebuie să prezinte o anumită stare de valență.
De asemenea, în etapa de încălzire trebuie să se țină cont de temperatura Tamman
și de potențialul de volati lizare,de atmosfera reducătoare necesară dar și de necesitatea de
a se lucra în tuburi închise de cuarț .
În majoritatea metodelor de sinteză de tip ceramic, produsul final se obține sub
formă de pudră policristalină sau sub formă de pastile. Cea mai utiliz ată tehnică de
analiză a purității și a structurii cristaline a compusului obținut este analiza prin difracție
de raze X.
Metoda ceramică prezintă o serie de dezavantaje cum ar fi:
– procesul de difuzie este destul de lent și de lungă durată, pentru că toț i
participanții la reacție sunt în stare solidă, reacția poate fi însă accelerată prin mojarări
intermediare în etapa de sinterizare;
– nu exista o modalitate de monitorizare a etapei în care se gasește la un moment
dat reacția chimică;
– este dificil de a obține produși finali cu o compoziție omogenă.
Titanatul de calciu face parte din categoria compușilor perovskitici și este
cunoscut pentru proprietățile sale dielectrice, luminiscente și semiconductoare. Este folosit
de asemenea ca și fotocatalizator în descompunerea apei în UV.
În literatură, titanatul de calciu a fost preparat prin combustia unei soluții organice
sau anorganice, prin sol -gel, prin precursori polimerici sau prin coprecipitare. [20]

IV.2. 2 Sinteza perovskitului CaTiO 3 prin metoda cer amica

Pentru a sintetiza acești compuși am folosit reacția în stare solidă . Drept
precursori am folosit azotați respectiv oxizii metalelor corespunzători. Sinteza s-a făcut

58
într-un cuptor. De asemenea, s -au făcut calcule stoechiometrice, astfel încât să o bținem la
final câte 5 g de compus perovskitic .
 a ) Sinteza CaTiO 3 din Ca(NO 3)2∙4H 2O și TiO 2
Reacția chimică care are loc este urmatoarea :
Ca(NO 3)2 + TiO 2 = CaTiO 3 + N 2↑ + 5/2O2 (1)
Din calcule efectuate pe reacția chimică am aflat numărul de grame lu at în lucru:
MCaTiO3 = 135,94 g/mol;
MCa(NO 3)2∙ = 236,148 g/mol;
MTiO2 = 79,86 g/mol
x = 236,148 x 5/ 135,94 = 8,68 g Ca(NO 3)2∙
y = 79,86 x 5 / 135,94 = 3 g TiO 2
– precursorii de puritate ridicată, Ca(NO 3)2, TiO 2 sunt uscați timp de 6 ore la
temperatura de 120˚C, cântăriți și amestecați foarte bine prin mojarare; amestecul obținut
este de culoare albă;
– amestecul rezultat este supus procesului de calcinare la 600˚C , în aer, timp de
10 ore; în creuzete de alumină; după calcinare se menț ine aceeași culoare a amestecului
rezultat, respectiv albă
– pudrele obținute sunt mojarate foarte bine și apoi sunt presate sub formă de
pastile cu diametrul de 10mm și grosimea de 2 mm la presiunea de 150 kPa
– pastilele sunt supuse unui tratam ent termi c la temperatura de 10 00 ˚C, timp de
12 ore, în nacele de alumină și în atmosferă obișnuită;
– după fiecare tratament termic pastilele sunt lăsate în cuptor pentru a se răci lent în
atmosferă obișnuită
Compusul obținut a fost analizat cu ajutorul spectro metriei de analiză FT -IR.
 b )Sinteza CaTiO 3 din CaO și TiO 2
Am încercat și sinteza titanatului de calciu din oxid de calciu și dioxid de titan.
Reacția chimică:
CaO + TiO 2 = CaTiO 3 (2)
Ca la reacția precedentă am efectuat calcule pe reacție și am aflat numărul de
grame utilizate pentru experiment:
MCaTiO3 = 135,94 g/mol;
MTiO2 = 79,86 g/mol

59
z = 36 x 5 / 135,94 = 1,32 g CaO
w = 79,86 x 5 / 135,94 = 2,39 g TiO 2
Am procedat ca la prima sinteză și anume am cântărit probele, le -am mojar at,
apoi le -am am estecat și le -am pus în creuzete;aceste creuzete , probele și ustensilele
folosite (spatulă, mojar, pistil, balanța) sunt prezentate în figurile de mai jos (figura 22 a,
b, c):

Figura 22. a) Probel e de lucru și ustensilele b) Balanța c) Probele mojarate și amestecate

După ce au stat la cuptor la t emperaturile menț ionate mai sus , am mojarat probele
iar apoi am făcut pastile pentru a realiza analiza compușilor cu ajutorul spectroscopiei IR.
Modul de lucru si aparatura folosită est e ilustrată în figurile (figura 23 a, b, c) de
mai jos:

Figura 23 . a) Proba b) Pastilele c) Presa

60
IV. 3 CARACTERIZAREA PRIN SPECTROSCOPIE FT -IR A
COMPUSULUI CaTiO 3
Pentru a face caracterizare a spectrală cu ajutorul spectroscopiei FT -IR, am pregătit
probele astfel:
 am amestecat compușii obținuți după tratamentul termic la
temperatura de 1000 ˚C, cu pudră de bromură de potasiu , uscată în
prealabil timp de 24 de ore, la temperatura de 120 ˚C, în raport de masă
0.04 : 1.
 după o amestecare energică p ână când obținem un amestec omogen, am
făcut pastile , cu grosimea cuprinsă între 0.5 -0.75 mm și diametrul de 13
mm la presiunea de 0.3 GPa în atmosferă obișnuită.

Pastilele au fost supuse analizei cu ajutorul spectrofotometrului JASCO 660
PLUS înregistr ându-se spectrele de absorbție în IR în domeniu 4000 cm-1 – 400 cm -1 .

2500 2000 1500 1000 5006080100
CaTiO3 (I)transmisie (u. a)
numar de unda (cm-1)

Figura 24 . Spectrul FT-IR pentru CaTiO 3 (I)

61

2500 2000 1500 1000 50050100
CaTiO3 (II)
numar de unda (cm-1)transmisie (u. a)
Figura 25 . Spectrul FT-IR pentru CaTiO 3 (II)
Deoarece benzile caracteristice structurii de tip perovskitic sunt cuprinse în
domeniu 1000 – 400 cm-1, vom prezenta spectrele de absorbție IR pentru cei doi compuși
doar pe domeniu cu numărul de undă cuprins între 25 00 – 400 cm -1.
Spectrel e FT -IR pentru compușii sintetizați la temperatura de 1000 ˚C sunt
prezentați în figurile 24 și 25. Se observă că în spectrele obținute pentru compușii noștrii,
apar cele două benzi caracteristice structurii perovskitice, datorate vibrațiilor octaedrelor
de tip BO 6 și B’O 6.
Banda de intensitate mică care apare la 1500 cm-1 se datorează în special grupărilor
organice și a nitraților .
Din analiza spectrului FT -IR putem concluziona că faza perovskitică este bine
formată dar cu un grad de simetrie scăzut iar diferentele care apar între cele două spectre
se datorează gradului de ordonare din compușii formați care î n cazul nostru depinde de
alegerea precursorilor.

62
CONCLUZII

Calciu l este e lement ul chimic metalic, alb -argintiu, moale, foarte răspândit în
natură sub formă de combinații . Dintre co mpușii chimici naturali ai calciul ui, piatra de
var, marmura și gipsul reprezintă materiale cunoscute și folosite cu succes încă din
antichitate dar care datorită calitătilor lor, se folosesc și astă zi.
Calciul este un m etal tipic având configuraț ia de gaz inert. Este un metal puternic
electropozitiv. Datorită reț inerii slabe a electronilor de valentă , reactivitatea calciului este
mare. Din acest motiv nu se găsește în stare liberă în natură . În contact cu aerul se
oxidea ză foarte ușor și de aceea se păstrează sub petrol.
Din punct de vedere chimic este un metal reactiv calciul se combinã direct,
reactionând energic în unele cazuri chiar ș i la rece, cu hid rogenii (în special cu fluorul ș i
clorul), cu oxigenul si sulful. Cu hidrogenul la câteva sute de grade formează hidruri
ionice. Se combin ă direc t cu azotul rezultând nitruri, ș i cu carbonul, dând carburi.
Temperatura de ardere a calciului este de peste 600 oC iar prin ardere în a er uscat rezultă
peroxizi. Calciul scoate hidrogenul nu numai din aci zi ci și din apă dând hidroxizi.
Hidroxizii calciului sunt baze tari, dar mai slabi decât hidroxizii metalelor alcaline.
Datorită activităț ii sale chimice calciul are tendința să se autoaprindă în aer liber, din care
motiv, ca m etal, este folosit destul de puț in.
Dintre aplicații le importante ale calciului amintim:
* agent de reducere în extracția meta lelor: uraniu, zirconiu și toriu;
* pe post de deoxidant, desulfurant sau decarbonizant pentru diferite aliaje ;
* pe post de agent de aliere în producția aliajelor pe bază de aluminiu, be riliu,
cupru, plumb și magneziu;
* în prepararea cimentului și mortarului folosite în construcții ;
* în prepararea brânzei ;
Compuși i calciului cu aplicații importante sunt foarte numeroși astfel:
* carbonat de calciu sau calcar (CaCO 3) este utilizat în fabricarea cimentului,
mortarului și sticlei ;
* hidroxid de calciu sau var stins (Ca(OH) 2) este utilizat pentru a detecta dioxidul
de carbon. În prezența acestuia se închide la culoare .
* arsenat de calc iu (Ca 3(AsO 4)2) este utilizat în insecticide ;
* carbură de calciu (CaC 2) este utilizată în fabricarea acetilenei ;

63
* clorură de calciu (CaCl 2) este utilizată pentru a îndepărta gheața de pe drumuri ;
* ciclamat de calciu (Ca(C 6H11NHSO 3)2) era utilizat pe pos t de îndulcitor până a
fost suspectat de a fi cancerigen ;
* gluconat de calciu (Ca(C 6H11O3)2) este utilizat pe post de aditiv alimentar ;
* hipocloritul de calciu (Ca(OCl) 2) este utilizat în dezinfectarea apei piscinelor și
pe post de agent de înălbire ;
* permanganat de calciu (Ca(MnO4) 2) utilizat pe post de combustibil pentru
rachete, pe post de agent de sterilizare a apei și în industria textilă ;
* fosfat de calciu (Ca 3(PO 4)2) este utilizat ca îngrășământ, ca supliment alimentar
pentru animale, în lucrări dentare, în fabricarea drojdiei și în industria sticlei ;
* fosfură de calciu (Ca 3P2) este utilizată la artificii, torpile și rachete de
semnalizare ;
* stearat de calciu (Ca(C 18H32O2)2) este utilizat pentru creioane cerate, vopsea,
ciment și ca supliment al imentar ;
* sulfat de calciu (CaSO 4·2H 2O) este utilizat sub formă de cretă ;
* tungstat de calciu (CaWO 4) utilizat în vopsele și lumini flu orescente și în studiu
cu raze X;
* hidroxi apatită (Ca 5(PO 4)3(OH)) de obicei scris sub forma (Ca 10(PO 4)6(OH) 2)
alcătuie ște 70% din oase .
De asemenea calciu l este cel mai abundent mineral din organism . La un adult de
70 kg se găsește 1,1-1,5 kg calciu, aproape 99% fii nd fixat in oase iar restul in țesuturi și
în lichidele biologice. Astfel, raportat la 100 g de țesut , în mușchi se găsesc 70 mg calciu,
în nervi 15 mg, î n lichidul cefalorahidian 4 ,5 mg iar în plasmă între 9 ș i 10 mg calciu.
Din cantitatea totală de calciu osos, doar 4 g participă la schimbările cu celelalte
sectoare, asigurând în permanență o concentrație fiziologică de calciu î n sânge .
Principalele roluri ale calciului în organism sunt :
 împreună cu fosforul și vitaminele A, C ș i D, calciul consolidează și
menține în stare de bună funcționare scheletul ș i dinții , acest fapt
realizându -se în condiții optime câ nd raport ul dintre cantitatea de calciu ș i
cea de fosfor este de 2,5 la 1;
 intervine î n procesul de coagulare al sângelui , scăderea concentrației sale
determinând prelungirea sângerărilor ;
 asigură bătă ile regulate ale inimii;

64
 ajută la tratamentul insomniilo r;
 prin acumularea î n regiunea de contact intercelulară a capilarelor, î mpiedică
trecerea rapidă a lichidului plasmatic î n spațiul extracelular, reducând
astfel, î n procesele inflamatorii, intensitatea fenomenelor exsudative;
 prin stabilizarea membranelor celulare, micșorează amploarea proceselor
alergice;
 facilitează transmite rea influxului nervos între fibrele nervoase sau între
acestea ș i organe; favorizează menținerea integrității sistemului nervos
central;
 intervine în îmbunătăț irea capacitații de distr ugere a microbilor de că tre
leucocite;
 influențează un număr important de procese metabolice (prin stimularea
echipamentului enzimatic);
 intervine în energogeneză, în refacerea tisulară, î n desfășurareacontracției
musculare, î n stimularea secreției gastric e (menține apetitul), î n
modificarea ritmului cardiac;
 intervine î n utilizarea fierului provenit din alimentație și absorbția vitaminei
D12.
Dintre afecțiunile datorate carenț ei de calciu amintim: palpitații , insomnie, crampe,
nervozitate, lipsa de aer, tremurături , îngreunarea brațelor ș i a picioarelor rahitism,
osteomal acie, osteoporoză .
Unul dintre compușii importanți ai calciului CaTiO 3 a stat la baza denumirii unei
familii principale de oxizi cristalini , perovskiții, cu multiple aplicații industrial e.
Titanatul de calciu a fost utilizat pentru prima dată ca o compone ntă a fotocelulei
în anul 2009. De asemenea el este cunoscut și pentru proprietățile sale dielectrice,
luminiscente și semiconductoare. Este folosit de asemenea ca și fotocatalizator în
descompunerea apei în UV .

65
BIBLIOGRAFIE
1. M.N Palamaru, A.R Iordan, A. Cecal: “Chimie bioanorganic ă și metalele vieții ”,
Editura Bit, Iași , 1997
2. Letiția Ghizdavu: ”Chimie bioanorganică ”, Editura Poliam, Cluj -Napoca, 2000
3. Mihai Zapan , Edith Beral : “Chim ie anorganică ,” Editura Tehnica , 1977
4. G.C Constantinescu, I. Roșca, I. Jitaru : “Anorganică și a nalitică ”, Editura
Didactică și P edagogică, București, 1993
5. G.C Constantinescu, M. Negoiu, I. Roșca :” Chimie anorganică preparativă” ,
Editura Uni -press ,1995
6. Aurelian Gulea, Ioan Berdan: “Chimia metalelor ”, (Prelegeri) Chișinău, 2004
7. Garry Wulfsberg: “Chimie Inorga nique, Théories et applications” Dunod, 2002
8. C.D. Nenițescu: “Chimie generală „ E. D. P. București, 1972 .
9. Constantin.Ghe. Macarovici, Dan Macarovici : ”Chimia oxizilor dubli și utilizările
lor”, Editura Academiei Republicii Socialiste România, București, 1975
10. Raluca Ripan, Ion Ceteanu: ”Chimia metalelor (vol.1) ”, Editura Didactică și
Pedagogică, București, 1967
11. Banu. C. Butu, N. Lungu. C. Alexe.P. Ras merita, D, Vizireanu, C, “Aditivi si
ingrediente pentru industria alimentara”, Editura Tehnica, București , 2000
12. Cuciureanu R., Bulea D., Florică I., Prunel A., Pascu M., Estimarea aportului
zilnic de macroelemente (calciu, magneziu și fosfor) prin consum de aliment e Rev.
Med. Chirurg. a Societății de Medici și Naturaliști din Iași, 109, 4, Supliment 1,
201 – 204, 2005
13. Heaney RP, Recker RR, Stegman MR, Moy AJ. Calcium absorption in women:
relationships to calcium intake, estrogen status, and age . J Bone Min er Res 4:469 –
75, 1989;
14. Heaney RP, Rafferty K. Carbonated beverages and urinary calcium excretion . Am
J Clin Nutr, 74:343 -7., 2001;
15. Constantin Munteanu Ape minerale terapeutice Editura B alneara , 2013
16. Bleahu, M., Relieful carstic . Albatros, București. 1982 .
17. A. Dias, L. A. Khalam, M. T. Sebastian, M.M. Lage, F. M. Matinaga, R. L.
Moreira ” Raman Scattering and Infrared Spectroscopy of Chemically Substituted

66
Sr2LnTaO 6 (Ln = Lanthanides, Y, and In) Double Perovskites” Chem. Mater.,20
(16), 5253 -5259, 2008
18. .Araceli E. Lavat a, Enrique J. Baran Structural and IR -spectroscopic
characterization of some new Sr 2LnSbO 6 perovskites Journal of Alloys and
Compounds , 2007
19. Hongyu Zhao, Yingwen Duan, Xun Suna Synthesis and characterization of
CaTiO 3 particles with contro lled shape and size New J. Chem., 37, 986 -991, 2013
20. Sahebali Manafi and Mojtaba Jafarian Synthesis of perovskite CaTiO3
nanopowders with different morphologies by mechanical alloying without heat
treatment International Journal of Physical Sciences Vol. 8 (23), pp1277 -1283, 23
June, 2013
21. G. Pfaff Peroxide route to synthesize calcium titanate powders of different
composition Journal of the European Ce ramic Society Volume 9, Issue 4, Pages
293-299, 1992
22. Sharad S. Gaikwad, Ashok V. Borhade and Vishwas B. Gaikw ad: „A green
chemistry approach for synthesis of CaTiO 3 Photocatalyst: it’s effects on
degradation of methylene blue, phytotoxicity and microbial Study”, Der Pharma
Chemica, 2012
23. Jing Li, Young Cai Zhang, Tian Xi Wang, Ming Zhang: „ Low temperature
synthes is and optical properties of CaTiO 3 nanoparticles from Ca(NO 3)2∙4 H 2O
and TiO 2 nanocrystals” , Materi als Letters, 2011