Calcio - (Ca)

As conchas são formadas por nácar, uma mistura orgânica de camadas de bifes (uma escleroproteína), seguida de uma capa intermédia de calcite ou aragonite, e por último uma camada de carbonato de cálcio (CaCO3).

• Até aqui, este átomo “superpesado” apenas tinha um nome informal, ununséptio, porque a sua a descoberta, que data de 2010, precisava de ser confirmada por outros cientistas. O que agora aconteceu. 

Uma equipa internacional de químicos e físicos acaba de confirmar, de forma independente, a existência do elemento 117 – que vem assim preencher mais uma casa da sétima linha da tabela dos elementos químicos, logo à direita do livermório (elemento 116), que até agora era o mais “superpesado” a ter sido confirmado. O resultado, que demorou dois anos a ser obtido e envolveu 72 cientistas de 16 instituições da Alemanha, Austrália, Estados Unidos, Finlândia, Índia, Japão, Noruega, Polônia, Reino Unido e Suécia, foi publicado online na revista Physical Review Letters. 

• Os elementos superpesados são aqueles cujo número atômico (o número total de protões contidos no seu núcleo) é superior a 104. Nunca foram observados na natureza, mas podem ser produzidos artificialmente, bombardeando, com um jacto de núcleos atômicos, um “alvo” feito de um material escolhido para que, quando os núcleos dos dois elementos se fundem, os respectivos números atômicos somem o número atômico do elemento que se pretende obter. 

Parece simples, mas não é. Por um lado, nas raríssimas ocasiões em que estas colisões produzem o dito elemento, ele só perdura durante uma fracção de segundo – transformando-se logo noutros elementos –, o que o torna difícil de observar. Por outro, no caso do elemento 117, o alvo tem de ser feito de berkélio-249, uma forma (ou isótopo) de berkélio (elemento 97 da tabela) que é particularmente difícil de purificar. O berkélio-249 irá a seguir ser bombardeado com núcleos de cálcio (número atômico 20) para produzir um punhado de núcleos com precisamente 117 prótons. 

• O elemento 117 fora descoberto em 2010 por uma equipa russo-norte-americana, que tinham conseguido produzir… seis átomos do material. Mas para constituir uma descoberta com hipóteses de ser levada a sério, a sua existência precisava de ser confirmada independentemente por outros cientistas. Por isso, até hoje não teve sequer direito a um nome oficial, mas apenas a um nome provisório que indica o seu número atômico: "ununséptio" (algo como “117-io”, tal como se diz urânio ou cálcio ou berílio). 

A esperada confirmação chegou agora, quatro anos mais tarde, pela mão de uma equipa liderada por Christoph Düllmann, do Centro Helmholtz de Estudo dos Iões Pesados (GSI) em Darmstadt, na Alemanha. A operação começou no entanto nos EUA, no Laboratório Nacional de Oak Ridge, a quem coube produzir o berkélio-249 altamente purificado: cerca de 13 miligramas ao fim de 18 meses. 

• Logo a seguir, o berkélio-249 – que também é instável e cuja quantidade inicial fica reduzida para metade em 330 dias (ainda assim, é muito estável do que os elementos superpesados) –, foi despachado para a Universidade Johannes Gutenberg em Mainz, na Alemanha, explica esta universidade em comunicado. 

Então os cientistas conseguiram transformar essa mínima quantidade de material num alvo capaz de resistir aos feixes de núcleos de cálcio de alta energia com que iria ser bombardeado no acelerador do GSI. E foi neste último local que os átomos do elemento 117 – desta vez, quatro no total – foram identificados. Diga-se ainda que, no processo de desintegração deste elemento, os cientistas descobriram ainda um novo isótopo do laurêncio (o elemento 103): o laurêncio-266. 

• Os especialistas pensam que existe, para além dos elementos superpesados instáveis, uma “ilha de estabilidade” que estende a tabela dos elementos químicos e que inclui átomos ainda mais pesados mas cujo número particular de neutrões os torna mais estáveis. E a confirmação da existência de mais um elemento superpesado é vista como uma aproximação cada vez mais cerrada a essa “ilha de estabilidade” nuclear. “O sucesso das experiências com o elemento 117 constitui um passo importante na produção e detecção de elementos situados na ‘ilha de estabilidade’ dos elementos superpesados”, diz Horst Stöcker, diretor científico do GSI, em comunicado da Universidade de Mainz. 

Apesar da confirmação, a existência do ununséptio ainda precisa de ser formalmente confirmada pela União Internacional de Química Pura e Aplicada para o elemento ter direito a nome próprio, explica em comunicado o Laboratório Nacional Lawrence Livermore, cujos cientistas viram (juntamente com colegas russos) o elemento 117 pela primeira vez, em 2010. É essa entidade que irá decidir se são ou não necessárias experiências adicionais antes de reconhecer a realidade do ununséptio. E só a partir daí é que determinará quais as instituições habilitadas a participar na escolha do nome definitivo. 

• Mesmo assim, o ununséptio pode levar ainda bastante tempo até adquirir a sua denominação definitiva. Como refere a revista New Scientist, o processo de homologação do elemento químico 116, reconhecido oficialmente como "livermório" desde 2011, demorou três anos a completar. O cálcio é um elemento químico, símbolo Ca, de número atômico 20 (20 prótons e 20 elétrons) e massa atômica 40 unidade de massa atômica. 

É um metal da família dos alcalino-terrosos, pertencente ao grupo 2 da classificação periódica dos elementos químicos.Foi isolado pela primeira vez em 1808, em uma forma impura, pelo químico britânico Humphry Davy mediante a eletrólise de uma amálgama de mercúrio (HgO) e cal (CaO).

Características principais:

O cálcio é um metal alcalino-terroso, mole, maleável e dúctil que arde com chama vermelha formando óxido de cálcio e nitreto. 

As superfícies são de coloração branco prateada que rapidamente tornam-se levemente amareladas quando expostas ao ar, finalmente com coloração cinza ou branca devido à formação de hidróxido ao reagir com a umidade ambiental. Reage violentamente com a água para formar o hidróxido de cálcio, Ca(OH)2 , com desprendimento de hidrogênio.

Linhas espectrais do cálcio

Papel biológico:

• O cálcio é armazenado no Retículo endoplasmático das células. Atua como mediador intracelular, cumprindo uma função de segundo mensageiro como, por exemplo, o íon Ca2+, que intervém na contração dos músculos. 

Também está implicado no controle de algumas enzimas quinases que realizam funções de fosforilação como, por exemplo, na proteína quinase C (PKC). O cálcio participa de funções enzimáticas de maneira similar à do magnésio em processos de transferência do fosfato como, por exemplo, a enzima fosfolipase (A2). Ainda interfere nos processos de transcrição, ativação de genes e apoptose. 

• O cálcio é o metal mais abundante no corpo humano, especialmente na forma de compostos como o carbonato de cálcio. De aproximadamente 1200 gramas de cálcio encontrados em um adulto, 1110 gramas estão nos tecidos ósseos. Os 90 gramas restantes são utilizados para diversas funções, tais como: atividades das membranas celulares, contrações musculares, impulsos nervosos, controle de acidez do sangue, divisão celular, controle hormonal e na coagulação sanguínea. 

Os íons de cálcio, enquanto ferramentas úteis à coagulação, são muito importantes na conversão de protrombina em trombina, e posteriormente o fibrinogênio em fibrina, a qual formará a malha fibrosa conhecida por coágulo.

História:

• O cálcio, do latim calcium, foi isolado pela primeira vez em 1808, em uma forma impura, pelo químico britânico Humphry Davy mediante a eletrólise de uma amálgama de mercúrio (HgO) e cal (CaO). Davy misturou cal umedecida com óxido de mercúrio que colocou sobre uma lâmina de platina, o anodo, e submergiu uma parte de mercúrio no interior da pasta funcionando como catodo. 

Na eletrólise obteve uma amálgama que destilada originou um resíduo sólido facilmente oxidável. Davy não ficou convencido de que havia obtido cálcio puro. Posteriormente, Robert Bunsen em 1854 e Augustus Matthiessen em 1856 obtiveram o metal por eletrólise do cloreto de cálcio (CaCl2) e, Henri Moissan obteve o cálcio com uma pureza de 99% por eletrólise do iodeto de cálcio (CaI2). 

• Muitos compostos contendo cálcio já eram conhecidos desde a antiguidade pelos indianos, egípcios, gregos e romanos. Os romanos já preparavam a cal, ou calx (óxido de cálcio, CaO) desde o século I; em 975 d.C., o gipso desidratado (gesso, CaSO4) já era citado na literatura da época para "engessar" pernas e braços quebrados; O gesso, como a cal, já era utilizado para alvenaria.

Abundância e ocorrência:

• É o quinto elemento em abundância na crosta terrestre (1,6% em massa) e cerca de 8% da crosta da Lua. Não é encontrado em estado nativo na natureza, estando sempre como constituinte de rochas ou minerais de grande interesse industrial, como as que apresentam em sua composição carbonatos (mármore, calcita, calcário e dolomita) e sulfatos (gipso, alabastro) a partir dos quais se obtêm a cal viva , o estuque, o cimento, etc. 

Outros minerais que o contêm são a fluorita (fluoreto), apatita (um fluorfosfato da cálcio) e granito (rochas silicatadas). 

• Na forma pura, o cálcio se apresenta como um metal de baixa dureza, prateado, que reage facilmente com o oxigênio presente no ar e na água.

Obtenção industrial e utilidades:

• O cálcio na forma pura e isolada pode ser obtido pela eletrólise ígnea do cloreto de cálcio (CaCl2) anidro ( subproduto do processo Solvay ) fundido: 

cátodo:

Ca2+ + 2 e– → Ca 

anodo: 

2Cl– → Cl2 (gás) + 2e– 

Atualmente, ele é obtido pela fusão da cal com alumínio metálico.

• Na indústria, o cálcio metálico é largamente utilizado para eliminar gases residuais em tubos de vácuo, entrando também como agente redutor na preparação de metais como tório, urânio, zircônio etc. É usado também como desoxigenador, dessulfurizador e descarbonizador de várias ligas metálicas; encontra usos como componente de ligas de alumínio, de berílio, de cobre, de chumbo, de magnésio, e outras. 

Os compostos de cálcio são usados na fabricação de uma enorme variedade de produtos que vai de tintas a fertilizantes. Em processos industriais como na curtição de couros e no refino do petróleo, utiliza-se o óxido de cálcio (CaO), sendo este último preparado pela decomposição térmica do carbonato de cálcio (CaCO3). Uma vez hidratado, o CaO forma a cal hidratada, cuja suspensão em água é muito usada como uma tinta branca de baixo custo para pintar paredes e meio-fio de ruas. 

• O giz, um material mole feito de calcário finamente pulverizado, é nada mais do que carbonato de cálcio (CaCO3) de baixa dureza, que se formou como uma lama no fundo de um antigo oceano. 

O óxido de cálcio ou a cal (CaO) entra na composição de mais de 90% de todos os vidros comercializados, que têm a seguinte composição: cerca de 72% de sílica (da areia), 13% de óxido de sódio, Na2O, a partir do Na2CO3, cerca de 11% de CaO, a partir de calcário, e 4% de outros ingredientes. A maioria dos vidros planos, recipientes de vidro, lâmpadas e muitos outros objetos industriais e de arte ainda são feitos assim, com os mesmos materiais, há centenas de anos. Esse tipo de vidro é barato e bem resistente, podendo ser moldado e fundido facilmente.

Isótopos:

• O cálcio tem seis isótopos estáveis, dos quais o Ca-40 é o mais abundante (97%). O Ca-40 e o Ar-40 são produtos da desintegração do K-40. O segundo é usado para a determinação da idade de rochas em geologia pela datação radiométrica; porém, a prevalência do isótopo Ca-40 na natureza tem impedido de fazer o mesmo com o cálcio. 

Diferentemente de outros isótopos cosmogênicos produzidos na atmosfera terrestre, o Ca-41 se origina por ativação neutrônica do Ca-40, formando-se nas camadas mais superficiais do solo, onde o bombardeio de nêutrons é suficientemente intenso. Além disso, o Ca-41 tem recebido uma atenção dos cientistas porque se desintegra em K-41, um indicador crítico das anomalias do sistema solar.

Nutrição:

• O cálcio é essencial para a transmissão nervosa, coagulação do sangue e contração muscular; atua também na respiração celular, além de garantir uma boa formação e manutenção de ossos e dentes. Por sua presença na formação óssea o cálcio é um dos elementos mais abundantes no corpo humano.

Os alimentos ricos em cálcio ajudam a melhorar não só a estrutura dos ossos e dentes, mas também a força e contração muscular e até a coagulação sanguínea.

Outras funções:

• Recentemente foi descoberto que o cálcio ajuda na produção dos líquidos linfáticos.Segundo estudo sueco do Instituto Karolinska, o consumo diário de cerca de 2000 mg de cálcio reduz em 25% o risco de morrer de qualquer doença e 23% o de morrer em decorrência de problemas cardiovasculares.

Deficiência:

• Por ser essencial para o funcionamento do organismo, quando existe deficiência de cálcio na corrente sanguínea (por má alimentação, questões hormonais ou outros motivos) o corpo tende a repor a deficiência retirando cálcio dos ossos. 

A deficiência de cálcio pode levar a osteopenia e osteoporose, na qual os ossos se deterioram e há um aumento no risco de fraturas, especialmente nos ossos mais porosos. 

• Sua deficiência também pode causar agitação, unhas quebradiças, propensão a cáries, depressão, hipertensão, insônia, irritabilidade, dormência no corpo e palpitações.

Excesso:

• O excesso pode ocasionar as conhecidas "pedras" no rim, que são na verdade pequenos aglomerados de uma substância conhecida como oxalato de cálcio. 

Este tipo de formação é mais comum em decorrência da ingestão de cálcio de origem mineral (presente no solo e consequentemente na água de determinadas regiões) e também em alguns suplementos alimentares, já que este tipo de cálcio não é muito bem absorvido pelo organismo. Ingestão de água em quantidade suficiente ajuda evitar as pedras nos rins. 

• Consumir cálcio em excesso também pode ocasionar a redução de outros minerais, como magnésio.O excesso também pode causar anorexia, dificuldade de memorização, depressão, irritabilidade e fraqueza muscular.

Necessidade diária:

A ingestão diária recomendada de cálcio varia com a idade:

Os principais alimentos fontes de cálcio são : 

• 100 g de alga hijiki 1400 mg de cálcio 
• 100 g de gergelim (tahine ou leite de gergelim ): 975 mg de cálcio 
• 100 g de semente de Chia: 616 mg de cálcio 
• 100 g Tofu (queijo de soja): 128mg de cálcio 
• 100 g de salsa 203 mg de cálcio 
• 100 g de grão de bico 150 mg de cálcio 
• 100 g Leite de vaca: 118 mg de cálcio (leite e derivados, como iogurte e queijo, kefir, coalhadas, etc, não são indicados porque não são bem absorvidos pelo ser humano) 
• hortaliças da espécie Brassica oleracea (couves): como brócolis, couve-flor, couve, repolho 
• Algas marinhas, amêndoas, feijões 
• Verduras verde escuras (com exceção do espinafre, devido ao alto teor de ácido oxálico)

Exercícios físicos:

• Exercícios físicos que envolvam impulsionamento de peso (ex.: halterofilismo, caminhada e basquetebol) contribuem para a fixação de cálcio nos ossos. Especialmente na adolescência (até os 22 anos), já na idade adulta os exercícios mantêm e podem aumentar a massa óssea em 1 ou 2%. 

Absorção:

• O Cálcio é absorvido pelo intestino. Uma alimentação muito líquida ou muito rica em fibras pode acelerar a passagem do cálcio pelo intestino diminuindo a absorção. O corpo absorve apenas cerca de 500 mg de cálcio por vez; portanto, a ingestão de cálcio deve ser distribuída ao longo do dia. O Magnésio e a vitamina D (que é um hormônio ativado pela exposição ao sol) são essenciais para a absorção desse nutriente, sem os quais não há absorção adequada do cálcio.

Interação com proteínas:

• Consumo excessivo de proteína estimula a eliminação de cálcio através da urina.Interação com outros nutrientes Para que possamos absorver o cálcio é necessário Magnésio e Vitamina D. O sódio se liga ao cálcio gerando um composto que não é absorvido pelo corpo. Pessoas com deficiência de cálcio devem evitar o consumo excessivo de sódio (encontrado no sal de cozinha e diversos alimentos industrializados). 

Estudos mostraram que a ingestão de 3 mg de boro por dia pode reduzir a excreção de cálcio em 44%. O ferro também se liga ao cálcio diminuindo a absorção. O gergelim é uma grande fonte de cálcio, apresenta oito vezes mais cálcio que o leite (ex.: tahine). 

• Uma das funções do cálcio é diminuir a acidez causado pelo excesso de proteína no organismo, isto é, dietas com excesso de proteína inibe a absorção do cálcio e provoca osteoporose. Uma alimentação muito ácida, como refrigerantes, carnes, leites e derivados, deve ser evitada por pessoas com deficiência do mineral. 
• O ácido oxálico, encontrado com maior predominância na mandioca, espinafre, cenoura e rabanete, se liga ao cálcio, portanto o consumo contínuo destes alimentos deve ser evitado em pessoas com deficiência de cálcio. Suplementos de cálcio ingeridos juntamente com alimentos ricos em ácido oxálico podem fazer com que o oxalato de cálcio se precipite. 
• O oxalato de cálcio precipitado é conhecido como pedras nos rins (cálculo renal). O ácido oxálico também é encontrado em menor quantidade na couve de folhas e de Bruxelas, alho, feijão, batata-doce, brócolis e agrião, no entanto muitos destes últimos possuem quantidade significativas de cálcio. Deve-se observar também que a cenoura é uma das principais fontes vegetais de vitamina A, a abóbora poderia substituí-la em uma dieta. 
• Ácido fítico - Interage negativamente com o Cálcio. 
• Água - Beber água em quantidade suficiente para gerar 2 a 2,5 litros de urina diariamente ajuda a evitar que o cálcio consumido inadequadamente se precipite no sistema linfático.

Outras interações:

• Medicamentos a base de Glicocorticoide, usados por exemplo no tratamento da asma, diminuem a absorção de cálcio.

Suplementação:

• Pelo fato do cálcio reagir de forma diferenciada com diversos minerais deve-se tomar cuidado na sua suplementação que deve ser acompanhada por um especialista. O uso excessivo de cálcio origem mineral também pode ocasionar depósitos no organismo. É recomendável cautela na escolha dos diversos suplementos disponíveis no mercado. Além da filtração que evita a entrada de partículas maiores no organismo deve-se observar o processo de refino, que retira metais pesados eventualmente presentes no ambiente onde o cálcio foi extraído.

O cálcio do Grupo II de elementos alcalino-terrosos. É o terceiro metal mais abundante na crosta terrestre. Ele é menos reativo que os outros.