Kalsiyum kimyasal elementinin atom numarası 20 ve sembolü Ca harfidir. Kalsiyum, hava ile reaksiyona girerek siyah oksit-nitrür kaplama oluşturan toprak alkali bir metaldir. Daha ağır homologları olan baryum ve stronsiyum, fiziksel ve kimyasal özellikler açısından ona en çok benzeyenlerdir. Demir ve alüminyumdan sonra en bol bulunan üçüncü metaldir ve yerkabuğunda en bol bulunan beşinci elementtir. Dünya üzerindeki en yaygın kalsiyum bileşeni, kireçtaşında ve eski deniz yaşamının fosilleşmiş kalıntılarında bulunabilen kalsiyum karbonattır. Kalsiyum açısından zengin diğer malzemeler arasında alçıtaşı, anhidrit, florit ve apatit bulunur. “Kireç” kelimesi, kireç taşının ısıtılmasıyla elde edilen Latince calx kelimesinden gelmektedir.
On yedinci yüzyıla kadar kimyaları tam olarak anlaşılmamış olsa da, eskiler tarafından birkaç kalsiyum bileşiği biliniyordu. Elemente adını veren Humphry Davy, 1808 yılında saf kalsiyumu izole etmek için kalsiyum oksidi elektrolize etmiştir. Kalsiyum takviyeleri için gıda ve ilaç endüstrileri, ağartma amaçlı kağıt sektörü, elektrik izolatörü ve çimento endüstrileri ve sabun endüstrisi de dahil olmak üzere çok sayıda endüstri kalsiyum bileşiklerini yaygın olarak kullanmaktadır. Öte yandan metal, yüksek reaktivitesi nedeniyle saf halde sınırlı kullanıma sahiptir. Bununla birlikte, küçük miktarlarda, çelik üretiminde alaşım maddesi olarak ve bazen de otomobil akülerinin üretiminde kalsiyum-kurşun alaşımı olarak sıklıkla kullanılmaktadır.
İnsan vücudunda kalsiyum en yaygın beşinci element ve en yaygın metaldir. Elektrolitler olarak kalsiyum iyonları (Ca2+), organizmaların ve hücrelerin fizyolojik ve biyokimyasal işlevleri için gereklidir; sinyal iletim yollarında ikinci haberci olarak görev yapar, nöronlardan nörotransmitterleri serbest bırakır, her tür kas hücresini kasar, çok sayıda enzimde kofaktördür ve döllenmeyi sağlar. Uyarılabilir hücre zarları arasındaki potansiyel farkın sürdürülmesi, protein sentezi ve kemik oluşumu için hücrelerin dışındaki kalsiyum iyonları çok önemlidir.
Grubundaki daha hafif elementler olan stronsiyum, baryum ve radyumun özellikleri, çok sünek gümüşi bir metal olan (genellikle soluk sarı olarak karakterize edilir) kalsiyumunkilere son derece benzerdir. Bir kalsiyum atomunu [Ar]4s2 elektron konfigürasyonunda gruplanmış yirmi elektron oluşturur. Kalsiyumun en dış s-orbitalindeki iki değerlik elektronu, periyodik tablonun 2. grubundaki diğer elementler gibi, kimyasal reaksiyonlarda bir soy gazın, bu durumda argonun, kararlı elektron konfigürasyonuna sahip bir dipozitif iyon oluşturmak için son derece kolay bir şekilde kaybedilir.
Sonuç olarak, kalsiyum tipik iyonik bileşiklerinde neredeyse her zaman iki değerlidir. MX2’nin oluşum entalpisinin varsayımsal MX’inkinden önemli ölçüde daha yüksek olduğu göz önüne alındığında, varsayımsal tek değerlikli kalsiyum tuzları elementleri açısından kararlı olacaktır, ancak iki değerlikli tuzlara ve kalsiyum metaline orantısızlık açısından kararlı olmayacaktır. Bu, hayali Ca+ katyonundan daha güçlü yüklü olan Ca2+ katyonu tarafından sağlanan önemli ölçüde daha yüksek kafes enerjisinin bir sonucu olarak gerçekleşir.
Alkali toprak metalleri tipik olarak kalsiyum, stronsiyum, baryum ve radyum olarak tanımlanırken, periyodik tablonun 2. grubuna ait olan daha hafif elementler berilyum ve magnezyumu da ifade edebilirler. Sırasıyla daha çok alüminyum ve çinko gibi davranmalarına ve geçiş sonrası metallerin bazı zayıf metalik özelliklerine sahip olmalarına rağmen, berilyum ve magnezyum fiziksel ve kimyasal davranışları açısından grubun diğer üyelerinden önemli ölçüde farklıdır. Bu nedenle, “toprak alkali metal” teriminin geleneksel tanımı onları hariç tutar.
Kalsiyum Elementinin Fiziksel Özellikleri
Kalsiyum metalinin erime ve kaynama noktaları, sırasıyla 842 ve 1494 santigrat derece ile iki yakın grup 2 metali olan stronsiyum ve magnezyumunkinden daha yüksektir. Stronsiyuma benzer şekilde yüz merkezli kübik konfigürasyona sahip kristaller oluşturur ve 450 °C’nin üzerinde magnezyuma benzer şekilde anizotropik altıgen yakın paketlenmiş bir düzene geçiş yapar. Grubunun en düşük yoğunluğu 1,55 g/cm3’tür.
Kurşun kalsiyumdan daha serttir, ancak biraz çaba ile kalsiyum bıçakla dilimlenebilir. Kalsiyum son derece düşük bir yoğunluğa sahiptir, bu da onu kütle olarak bakır veya alüminyumdan daha iyi bir iletken yapar, ancak hacim olarak daha kötü bir elektrik iletkeni olur. Hava oksijeni ile hızlı bir şekilde etkileşime girdiğinden, kalsiyum karasal uygulamaların çoğunda iletken olarak kullanılamaz, ancak uzay uygulamaları üzerinde çalışılmıştır.
Kimyasal Özellikleri
Kalsiyum kompleksleri tipik olarak yüksek bir koordinasyon sayısına sahiptir, bu da hidratlı kalsiyum klorürdeki polimerik [Ca(H2O)6]2+ çekirdeğinin yapısıyla gösterilir.
Kalsiyum, ağır bir toprak alkali metalin karakteristik kimyasına sahiptir. Örneğin, kalsiyum hidroksit ve hidrojen gazı oluşturmak için, kalsiyum kendiliğinden su ile magnezyumdan daha hızlı ve stronsiyumdan daha az hızlı etkileşime girer. Ayrıca, havadaki oksijen ve nitrojenle birleştiğinde kalsiyum oksit ve kalsiyum nitrür karışımı oluşturur. İnce bir şekilde ayrıldığında havada kendiliğinden yanarak nitrürü oluşturur.
Kalsiyum yığın halinde daha az reaktiftir; nemli havada kısa sürede bir hidrasyon tabakası oluşturur, ancak %30 bağıl nemin altında oda sıcaklığında süresiz olarak tutulabilir.
Basit oksit CaO’ya ek olarak, kalsiyum metali doğrudan oksitlenerek peroksit CaO2 ve sarı bir süperoksit Ca(O2)2 üretilebilir, bunların her ikisi de gözlemlenmiştir. Stronsiyum, baryum veya alkali metallerin hidroksitleri kadar güçlü olmasa da, kalsiyum hidroksit veya Ca(OH)2 güçlü bir bazdır. Bilinen dört kalsiyum dihalid vardır. Özellikle bol miktarda bulunan mineraller kalsiyum karbonat (CaCO3) ve kalsiyum sülfattır (CaSO4).
Kalsiyum metali, tıpkı stronsiyum ve baryumun yanı sıra alkali metaller ve iki değerli lantanitler europium ve ytterbium gibi koyu mavi bir çözelti üretmek için sıvı amonyakta anında çözünür.
Büyük kalsiyum iyonları (Ca2+) sıklıkla CaZn13 gibi bazı intermetalik komplekslerde 24’e varan yüksek koordinasyon sayılarına sahiptir. Sert sudan kalsiyum iyonlarını çıkarmak için analitik kimyada yardımcı olan EDTA ve polifosfatlar gibi oksijen şelatları kalsiyumu kolayca karmaşık hale getirir. Daha küçük grup 2 katyonları, sterik engelleme olmadığında tipik olarak daha güçlü kompleksler oluşturur, ancak bu eğilim büyük polidentat makrosiklikler mevcut olduğunda tersine çevrilebilir.
Organokalsiyum bileşikleri, magnezyum ile aynı kimyasal ailede olmalarına rağmen kimyada organomagnezyum bileşikleri kadar sık kullanılmamaktadır. Bunun nedeni, potansiyel katalizörler olarak son zamanlarda yapılan araştırmalara rağmen sentezlenmelerinin daha zor ve daha reaktif olmalarıdır. Yb2+ (102 pm) ve Ca2+ ‘nin benzer iyonik yarıçapları nedeniyle, organokalsiyum bileşikleri organoytterbiyum bileşiklerine daha sık benzemektedir (100 pm).
Hacimli ligandlar kararlılığı destekleme eğilimindedir ve bu bileşiklerin çoğunu oluşturmak için tipik olarak orta sıcaklıklar gereklidir. Örneğin, kalsiyum disiklopentadienil, Ca(C5H5)2 üretimi, kalsiyum metalinin mercurocene veya cyclopentadiene ile doğrudan reaksiyonunu gerektirirken, bileşiğin çözünürlüğü, uçuculuğu ve kinetik kararlılığı, C5H5 ligandının daha hacimli C5(CH3)5 ligandıyla değiştirilmesiyle geliştirilir.
Kaynak: Wikipedia
