Kalsium

20 kalium ← kalsium → skandium Mg ↑ Ca ↓ Sr Jadual berkala
Umum
Nama, Simbol, Nombor	kalsium, Ca, 20
Siri kimia	logam Alkali Bumi
Kumpulan, Kala, Blok	2, 4, s
Rupa	putih keperakan
Jisim atom	40.078(4) g/mol
Konfigurasi elektron	[Ar] 4s2
Bilangan elektron per petala	2, 8, 8, 2
Sifat fizikal
Keadaan	pepejal
Ketumpatan (sekitar suhu bilik)	1.55 g/cm³
Ketumpatan cecair pada takat lebur	1.378 g/cm³
Takat lebur	1115 K (842 °C, 1548 °F)
Takat didih	1757 K (1484 °C, 2703 °F)
Haba pelakuran	8.54 kJ/mol
Haba pengewapan	154.7 kJ/mol
Muatan haba	(25 °C) 25.929 J/(mol·K)
Tekanan wap P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k pada T/K 864 956 1071 1227 1443 1755
Sifat atom
Struktur hablur	kubus berpusat muka
Keadaan pengoksidaan	2 (oksida bes kuat)
Keelektronegatifan	1.00 (skala Pauling)
Tenaga pengionan	pertama: 589.8 kJ/mol
	kedua: 1145.4 kJ/mol
	ketiga: 4912.4 kJ/mol
Jejari atom	180 pm
Jejari atom (kiraan)	194 pm
Jejari kovalen	174 pm
Lain-lain
Sifat kemagnetan	paramagnet
Rintangan elektrik	(20 °C) 33.6 nΩ·m
Keberkonduktan haba	(300 K) 201 W/(m·K)
Pengembangan terma	(25 °C) 22.3 µm/(m·K)
Kelajuan bunyi (rod halus)	(20 °C) 3810 m/s
Modulus Young	20 GPa
Modulus ricih	7.4 GPa
Modulus pukal	17 GPa
Nisbah Poisson	0.31
Skala kekerasan Mohs	1.75
Kekerasan Brinell	167 MPa
Nombor CAS	7440-70-2
Isotop
iso NA separuh hayat DM DE (MeV) DP 40Ca 96.941% Ca stabil dengan 20 neutron 41Ca syn 1.03×105 y ε - 41K 42Ca 0.647% Ca stabil dengan 22 neutron 43Ca 0.135% Ca stabil dengan 23 neutron 44Ca 2.086% Ca stabil dengan 24 neutron 45Ca syn 162.7 d β- 0.258 45Sc 46Ca 0.004% >2.8×1015 y β-β- ? 46Ti 47Ca syn 4.536 d β- 0.694, 1.99 47Sc γ 1.297 - 48Ca 0.187% >4×1019 y β-β- ? 48Ti
Rujukan

Kalsium (Jawi: ‏کلسيوم‎code: ms is deprecated ‎) ialah unsur kimia dalam jadual berkala yang bersimbolkan Ca dan mempunyai nombor atom 20. Ia unsur kelima paling berlimpah dalam kerak Bumi. Kalsium amatlah penting bagi organisma hidup, terutamanya dalam fisiologi sel, dan ialah unsur paling biasa dalam kebanyakan haiwan.

Sifat-sifat utama

Kalsium ialah unsur yang agak lembut, kelabu dan kelogaman yang boleh disari melalui elektrolisis kalsium fluorida. Ia terbakar dengan nyalaan kuning-kemerahan dan membentuk salutan nitrida putih apabila ia terdedah kepada udara. Ia bertindak balas dengan air, menyesarkan hidrogen dan membentuk kalsium hidroksida.

Kalsium adalah penting untuk pengecutan otot, pengaktifan oosit, pembentukan tulang dan gigi yang kuat, pembekuan darah, penghantaran impuls saraf, pengawalaturan degupan jantung serta keseimbangan bendalir dalam sel. Sebanyak 50% hingga 75% populasi orang dewasa Amerika Syarikat dikaji tidak memperoleh kalsium yang mencukupi dalam diet mereka. Orang dewasa memerlukan antara 1,000 hingga 1,300 mg kalsium dalam diet seharian mereka.

Isotop paling berlimpah, ⁴⁰Ca, mempunyai nukleus20 proton dan 20 neutron. Tatarajah elektronnya: 2 elektron pada petala K (nombor kuantum utama 1), 8 pada petala L (nombor kuantum utama 2), 8 pada petala M (nombor kuantum utama 3), dan 2 pada petala N (nombor kuantum utama 4). Petala terluar ialah petala valens, dengan 2 elektron pada orbital 4s tunggal, manakala orbital 3p kosong.

Ragam kewujudan

Kalsium tidak biasa dijumpai dalam bentuk unsurnya secara semula jadi. Ia biasanya ditemui dalam batu-batu mendapan seperti batu kapur, gipsum dan fluorit. Stalagmit dan stalaktit turut mengandungi kalsium karbonat. Oleh sebab ia zat makro dalam diet manusia, amalan pemuliharaan tanah selalunya mengambil kira keseimbangan lestari kepekatan kalsium dalam tanah.

Lihat juga Mineral Kalsium.

Penggunaan

Kalsium ialah bahan galian penting dalam diet yang sihat. Kekurangannya boleh memberi kesan terhadap pembentukan tulang dan gigi, sementara penyimpanan berlebihan boleh mengakibatkan karang ginjal. Vitamin D diperlukan untuk menyerap kalsium. Keluaran tenusu seperti susu dan keju ialah sumber kalsium yang diketahui ramai. Walau bagaimanapun, terdapat sesetengah individu alah kepada keluaran tenusu dan lebih ramai orang yang tidak mempunyai ketahanan terhadap laktosa (intoleransi laktosa) yang menghalang pengambilan keluaran tenusu ini, terutamanya yang bukan berketurunan dari Eropah, Bagi orang-orang ini, terdapat banyak lagi sumber kalsium yang baik termasuklah rumpai laut seperti kelp, wakame dan hijiki; biji-bijian dan benih (contohnya badam dan bijan); kekacang; makanan laut seperti tiram dan udang halus; ikan bertulang lembut; bayam; gandum lengkap; kailan; bendi; rutabaga; brokoli; dan keluaran yang diperkuatkan seperti jus oren dan roti.

Penggunaan-penggunaan lain termasuklah:

• sebagai agen penurun dalam penyarian logam-logam lain, contohnya uranium, zirkonium, dan torium.
• sebagai penyahoksida, penyahsulfur dan penyahkarbon untuk pelbagai jenis aloi ferus dan tak ferus.
• sebagai agen pengaloian yang digunakan dalam pembuatan aloi aluminium, berilium, tembaga, plumbum dan magnesium
• dalam penghasilan simen dan mortar yang digunakan dalam bidang pembinaan.

Sejarah

Kalsium (berakar daripada perkataan Bahasa Latin calcis iaitu "batu kapur") telah diketahui seawal abad pertama apabila orang Rom kuno menyediakan kapur dalam bentuk kalsium oksida. Seorang saintis England, Humphrey Davy telah berjaya mengasingkannya dengan mengelektrolisiskan campuran kapur dan raksa oksida pada tahun 1808. Davy pada masa itu cuba untuk mengasingkan kalsium apabila beliau mendapat tahu bahawa Berzelius dan Pontin telah menyediakan kalsium amalgam dengan mengelektrolisiskan kapur dalam raksa, lantas beliau telah mencubanya sendiri. Beliau telah menggunakan elektrolisis sepanjang hayatnya dan telah menemui/mengasingkan magnesium, strontium dan barium.

Sebatian

Kalsium bergabung dengan fosfat untuk membentuk hidroksilapatit iaitu komponen mineral yang terdapat pada gigi dan tulang manusia dan haiwan. Bahagian mineral sesetengah batu karang juga boleh terbentuk menjadi hidroksilapatit.

Kalsium oksida (kapur) digunakan dalam kebanyakan proses penapisan kimia. Ia dihasilkan dengan memanaskan dan mencampurkan air secara berhati-hati kepada batu kapur. Apabila kapur bercampur dengan pasir, ia mengeras menjadi mortar dan diubah menjadi plaster melalui pengambilan karbon dioksida. Jika dicampur dengan sebatian-sebatian lain, kapur membentuk bahagian penting dalam simen Portland.

Apabila air menelusi batu kapur dan lain-lain batuan karbonat larut, ia melarutkan batu-batuan tersebut secara separa menyebabkan pembentukan gua, ciri stalaktit dan stalagmit serta penghasilan air liat. Sebatian-sebatian kalsium penting yang lain termasuklah kalsium nitrat, kalsium sulfida, kalsium klorida, kalsium karbida, kalsium sianamida, dan kalsium hipoklorit.

Isotop

Kalsium mempunyai empat isotop stabil (⁴⁰Ca dan ⁴²Ca menerusi ⁴⁴Ca) dan dua isotop tambahan (⁴⁶Ca dan ⁴⁸Ca) yang mempunyai separuh hayat yang panjang untuk kebanyakan kegunaan praktikal dan dianggap stabil. Ia juga mempunyai satu isotop kosmogenik, ⁴¹Ca radioaktif, yang mempunyai separuh hayat 103,000 tahun. Berbeza dengan isotop-isotop kosmogenik yang dihasilkan pada atmosfera, ⁴¹Ca dihasilkan melalui pengaktifan neutron ⁴⁰Ca. Kebanyakan pembentukannya berada pada meter atasan turus tanah di mana fluks neutron kosmogenik masih lagi cukup kuat. ⁴¹Ca memperoleh perhatian tinggi dalam kajian najam kerana ia mereput menjadi ⁴¹K, satu penunjuk genting dalam anomali (kejanggalan) sistem suria.

Kalsium semula jadi 97 peratusnya dalam bentuk ⁴⁰Ca. ⁴⁰Ca ialah hasil reputan ⁴⁰K, bersama dengan ⁴⁰Ar. Sementara pentarikhan K-Ar digunakan dengan meluas dalam sains geologi, kelaziman ⁴⁰Ca dalam alam semula jadi menghalangnay daripada digunakan untuk tugas pentarikhan. Kaedah yang memanfaatkan spektrometri jisim dan pencairan isotop pepaku ganda dua telah digunakan dalam pentarikhan usia K-Ca.

Makanan tambahan kalsium

Terdapat pengesyoran yang bercanggah tentang bila masa makanan tambahan kalsium harus diambil. Walau bagaimanapun, kebanyakan penyelidik bersetuju bahawa pengambilan kalsium tidak harus melebihi 500 mg pada satu-satu masa kerana sebarang lebihan akan dikumuh oleh badan. Pengambilan sukatan disyorkan agar diagih-agihkan dalam sehari, dengan sukatan terakhir dekat dengan masa tidur. Pengambilan kalsium seharian yang disyorkan berubah-ubah daripada 1000 ke 1500 miligram bergantung kepada peringkat usia.

• Kalsium karbonat ialah bahan tambahan yang paling biasa ditemui dan yang kurang mahal. Namun ia amat sukar untuk dicerna dan akan menyebabkan sendawa pada sesetengah orang. Pengambilan magnesium bersama dengan kalsium dapat membantu mencegah sembelit. Kalsium karbonat mengandungi 40% unsur kalsium yakni 1000 mg sebatian ini akan membekalkan 400 mg kalsium.

• Kalsium sitrat lebih mudah diserap (keperolehan biologinya 2.5 kali ganda lebih tinggi daripada kalsium karbonat), lebih mudah dicerna dan berkemungkinan rendah menyebabkan sembelit dan sendawa berbanding dengan kalsium karbonat. Ia juga mempunyai risiko yang lebih rendah kepada pembentukan karang ginjal. Kalsium sitrat mengandungi 21% unsur kalsium, di mana 1000 mg sebtaian ini akan membekalkan 210 mg kalsium tulen. Ia lebih mahal berbanding kalsium karbonat dan lebih banyak harus diambil untuk memperoleh jumlah kalsium yang sama seperti kalsium karbonat.

• Kalsium fosfat adalah lebih mahal berbanding kalsium karbonat, tetapi kurang daripada kalsium sitrat. Ia mudah diserap dan berkemungkinan rendah untuk mengakibatkan sembelit dan sendawa berbanding kedua-dua di atas.

• Kalsium laktat dan kalsium aspartat kesua-duanya lebih mudah dicerna, tetapi lebih mahal daripada kalsium karbonat.

Pemakanan

Keluaran tenusu dan kalsium

Susu, yogurt, keju dan keluaran tenusu lain ialah sumber utama kalsium badan di mana vitamin D diperlukan untuk penyerapannya dalam badan. Kalsium ialah mineral yang paling berlimpah dalam tubuh badan, tetapi juga satu daripada mineral yang paling berkemungkinan tidak dibekalkan dengan mencukupi dalam pemakanan manusia.

Tulang dan gigi yang sihat

Kalsium adalah penting bagi pertumbuhan normal dan penjagaan tulang dan gigi, dan keperluan kalsium haruslah dikecapi sepanjang hayat. Kalsium amat diperlukan semasa peringkat tumbesaran seperti pada peringkat kanak-kanak, semasa mengandung dan semasa penyusuan bayi. Kekurangan kalsium pada jangka masa panjang boleh mengakibatkan osteoporosis iaitu kemerosotan tulang yang boleh menyebabkan risiko retak atau patah tulang. Keperluan kalsium boleh dipenuhi dengan pengambilan sekurang-kurangnya 3 hingga 4 sajian keluaran tenusu setiap hari.

Sesetengah keluaran tenusu, seperti keju keras dan susu lengkap, mengandungi kandungan lemak tepu yang agak banyak yang boleh menyumbang kepada penyakit kardiovaskular. Oleh sebab itu, diet yang melibatkan keluaran tenusu rendah lemak haruslah diambil kira. Beraneka jenis keju rendah lemak yang dihasilkan daripada susu separa skim, seperti mozzarella, ricotta, keju kotej boleh diambil sebagai pilihan alternatif.

Untuk orang yang mempunyai intolerans atau alahan kepada keluaran tenusu, pengganti seperti susu soya biasanya mengandungi kalsium yang dicampur ke dalamnya.

Lihat juga

• Sebatian kalsium
• Gangguan dalam metabolisme kalsium

Rujukan

• Rebecca J. Donatelle. Health, The Basics. 6th ed. San Francisco: Pearson Education, Inc. 2005.

Pautan luar

• WebElements.com – Calcium
• USDA National Nutrient Database, Calcium content of selected foods Diarkibkan 2004-10-31 di Wayback Machine