Calcium

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Le calcium est un élément chimique, de symbole Ca et de numéro atomique 20. Calcium protégé sous atmosphère d'argon. Le calcium est un métal alcalino-terreux gris et mou. Il est employé comme agent réducteur dans l'extraction du thorium, du zirconium et de l'uranium. Cet élément qu’on ne trouve jamais à l'état de corps pur dans la nature est le cinquième élément le plus abondant de la croûte terrestre et est essentiel pour la matière organique.
Calcium

Le calcium est un élément chimique, de symbole Ca et de numéro atomique 20. Calcium protégé sous atmosphère d'argon. Le calcium est un métal alcalino-terreux gris et mou. Il est employé comme agent réducteur dans l'extraction du thorium, du zirconium et de l'uranium. Cet élément qu’on ne trouve jamais à l'état de corps pur dans la nature est le cinquième élément le plus abondant de la croûte terrestre et est essentiel pour la matière organique.

Caractéristiques notables

Le calcium peut être produit par électrolyse du fluorure de calcium mais plus couramment par réduction sous vide de la Chaux (CaO) par de la poudre d'aluminium. Il brûle avec une flamme jaune-rouge ; exposé à l'air sec il forme une couche protectrice blanche d'oxyde et de nitrure. Il réagit violemment avec l'eau dont il déplace l'hydrogène et forme alors de l'hydroxyde de calcium Ca(OH)2.

Applications physiques du calcium métal

- Agent réducteur dans l'extraction d'autres métaux tels que l'uranium, le zirconium, et le thorium ;
- Désoxydant, désulfurant ou décarburant pour différents alliages ferreux et non-ferreux ;
- Utilisé, parfois en association avec le magnésium, pour éliminer le bismuth du plomb (débismuthage) ;
- Agent d'alliage utilisé dans la production d'alliages de l'aluminium, du béryllium, du cuivre, du plomb et du magnésium.

Composés du calcium

-Carbonate de calcium CaCO3, très répandu dans la nature, car c'est le composant de base des roches calcaires ; c'est par calcination du calcaire que l'on obtient la chaux vive ; voir aussi : calcite, aragonite
-Oxyde de calcium CaO (chaux vive) et hydroxyde de calcium Ca(OH)2 (chaux éteinte)
- Aluminate de calcium (Al2O3, 3CaO) : un des composants du clinker, et utilisé pour la confection de mortiers réfractaires
-Carbure de calcium CaC2 (communément appelé carbure; son hydrolyse produit de l'acétylène)
-Halogénures de calcium :
-Chlorure de calcium CaCl2 parfois utilisé comme sel de déneigement en remplacement du chlorure de sodium
-Fluorure de calcium CaF2 (fluorine)
-Iodure de calcium CaI2
-Bromure de calcium CaBr2
-Nitrure de calcium Ca3N2
-Peroxyde de calcium CaO2
-Phosphure de calcium Ca3P2 (son hydrolyse génère de la phosphine PH3)
-Sulfure de calcium CaS
-Phosphate de calcium Ca3(PO4)2
-Silico-Calcium (alliage calcium-silicium) utilisé en sidérurgie
-Hypochlorite de calcium Ca(ClO)2
-Alun sulfate double d'aluminium et de potassium, hydraté ; il est utilisé en teinture (pour fixer les colorants), pour la conservation des peaux, le collage de la pâte à papier, le durcissement du plâtre

Le calcium dans l'alimentation

Le calcium est de loin le minéral le plus abondant dans le corps. Il est majoritairement entreposé dans les os, dont il fait partie intégrante. Il contribue à la formation de ces derniers, ainsi qu'à celle des dents, et au maintien de leur santé. Le calcium joue aussi un rôle essentiel dans la coagulation du sang, le maintien de la pression sanguine et la contraction des muscles (dont le cœur).

Importance physiologique

Le calcium est un composant important d'un régime sain. Contrairement à ce que l’on croit, ce ne sont pas les produits laitiers qui représentent la meilleure source de calcium, car la proportion calcium/phosphore n’y est pas bonne. Le lait contient en effet trop de phosphore, ce qui peut entraîner une calcification insuffisante. Le corps a besoin de magnésium, de silicium, de vitamines A, C et D, de protéines et de phosphore pour bien l’assimiler. Il intervient dans la formation des os et des dents ; son déficit va donc les affecter (ostéoporose, problèmes de croissance). Son excès provoque l'apparition de calculs rénaux. De plus, il intervient dans les échanges cellulaires et est, de ce fait, vital. Son taux sanguin (calcémie) est extrêmement régulé, pour éviter des variations fatales à l'organisme. Les hormones impliquées dans cette régulation sont la parathormone et la calcitonine, bien que le rôle « hormonal » de la calcitonine soit discuté étant donné que son augmentation n'entraîne pas de modification sur le métabolisme phospho caclique. Il serait plus juste de considérer la PTH et le calcitriol comme les deux principales hormones du métabolisme phospho calcique. Voir aussi métabolisme du calcium. Le calcium sert aussi à réguler le pH corporel, il est relargué des os lorsqu'il y a une acidification du milieu interne provoquée par une consommation de produit acidifiant (Protéines, Laits...) et une faible consommation de végétaux qui ont un effet alkanisant. Le risque de Cancer du côlon semble diminué par un régime riche en calcium. La majorité des études épidémiologiques indiquent que les gens dont l'alimentation contient le plus de calcium ont moins fréquemment un cancer colorectal. Plus de 25 publications scientifiques montrent que le calcium diminue la cancérogenèse colique chez les rongeurs. Enfin, trois essais cliniques contrôlés montrent que la prise d'un supplément de carbonate de calcium (1-2 g/j) diminue la récurrence des polypes de 15 à 30% chez des volontaires: Il semble donc que le calcium prévienne le cancer colorectal.

Présence du calcium dans nos aliments

Le calcium est présent dans plusieurs aliments de consommation courante. Les produits laitiers constituent la principale source de calcium alimentaire (plus des deux tiers). Le calcium y est présent sous une forme permettant une bonne absorption intestinale (de l'ordre de 30%) et n'augmentant pas l'excrétion urinaire, permettant au final une bonne biodisponibilité. D'autres aliments contiennent du calcium : eau du robinet, amandes, persil, figues, cresson, soja, cacao, pissenlit, jaune d'œuf, graines de sésame, épinard, certains poissons, ... (voir à ce sujet Teneur en calcium des aliments). Le calcium d'origine végétale est cependant le plus souvent moins absorbable car il est en grande partie insolubilisé de façon irréversible sous forme de phytates (soja) ou d'oxalates (épinard, cacao). Ainsi l'absorbabilité du calcium de l'épinard ne dépasserait pas 5%. Pour l'évaluation de la biodisponibilité réelle, il faut aussi tenir compte des facteurs alimentaires qui influencent la perte urinaire du calcium absorbé. Ainsi, l'absorption simultanée de phosphore diminue l'excrétion urinaire de calcium. À l'opposé, les composants « acidogènes » du régime, comme les sulfates (en particulier dans les eaux minérales sulfatées calciques), augmentent la calciurie. Enfin, la fixation du calcium absorbé dans le tissu osseux (prévenant l'ostéoporose) dépend de nombreux autres facteurs, en particulier hormonaux (voir ci-dessus). Les apports journaliers recommandés sont de 800 mg par jour chez l'adulte.

Le calcium en tant que médicament

L'absorbtion de calcium sous forme de comprimés permet d'augmenter son apport journalier si ce dernier n'est pas optimal. Il est parfois associé à la prise de vitamine D. Il semble être efficace dans le traitement préventif de l'ostéoporose de la personne âgée, en diminuant le taux de fractures ainsi que les indices de déminéralisation osseuseTang BMP, Eslick GD, Nowson C, Smith C, Bensoussan A, , Lancet 2007; 370:657-666.

Histoire

La chaux était déjà préparée par les Romains dès le premier siècle, mais ce n'est qu'en 1808 que le calcium fut découvert. En apprenant que Jöns Jacob Berzelius et Magnus Martin Pontin avaient préparé un amalgame de calcium par électrolyse de la chaux dans du mercure, Sir Humphry Davy fut capable d'isoler le métal impur.

Occurrence

Le calcium est le cinquième élément le plus abondant dans la croûte terrestre (il en forme plus de 3%) et un élément essentiel pour la formation des os, des dents et des coquilles. Le calcium joue également un rôle très important en physiologie cellulaire.

Production industrielle

Le calcium est produit par aluminothermie de la chaux, c’est-à-dire une réaction d'oxydo-réduction où la chaux − l’oxyde de calcium CaO − est réduite par l'aluminium dans des fours où l'on établit le vide. De façon simplifiée : :\begin & \\ 2Al + 3CaO & \overrightarrow\qquad & Al_2O_3 + 3Ca \\\end On introduit dans le four des pastilles formées à partir d'un mélange de chaux et de poudre d'aluminium. Le four est chauffé électriquement ou à l'aide d'un combustible fossile. Le calcium formé au cours de la réaction se dégage sous forme de vapeur, et l'on dispose (dans le circuit d'aspiration établissant le vide dans le four) un condenseur où il vient se déposer. Le résidu de la réaction est de l'aluminate de calcium (combinaison d'alumine et de chaux).

Notes et références

Voir aussi

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Sujets connexes
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