钙

【中文名称】钙

【英文名称】calcium

【结构或分子式】Ca

【相对分子量或原子量】40.078

【密度】1.55

【熔点（℃）】850

【沸点（℃）】1480

【氧化态】：

MainCa+2

Other

【性状】

银白色金属，质软。

莫氏硬度：1.75

【溶解情况】

溶于酸，能分解水而放出氢。

【用途】

用作合金的脱氧剂、油类的脱水剂、冶金的还原剂、铁和铁合金的脱硫与脱碳剂以及电子管中的吸气剂等。

【制备或来源】

金属钙可由电解熔融的氯化钙而制得。也可用金属铝在真空和高温下还原石灰，再经精馏而得。

【其他】

原子体积:(立方厘米/摩尔)

25.9

元素在太阳中的含量:(ppm)

70

元素在海水中的含量:(ppm)

390

地壳中含量：（ppm）

41000

电离能(kJ/mol)

M-M+589.7

M+-M2+1145

M2+-M3+4910

M3+-M4+6474

M4+-M5+8144

M5+-M6+10496

M6+-M7+12320

M7+-M8+14207

M8+-M9+18191

M9+-M10+20385

晶胞参数：

a=558.84pm

b=558.84pm

c=558.84pm

α=90°

β=90°

γ=90°

原子序数：20，原子量40.078，化合价+2。

氧化物离解能（Do）：5.0（eV）

元素电离能（Ei）：6.11（eV）

主要吸收线及其主要参数：

┌────┬───┬──┬──┬──┬───┬───┐

│λ(nm)│f│W│F│S*│CL│R·S│

├────┼───┼──┼──┼──┼───┼───┤

│422.7│1.49│0.7│A-A│0.06│0.005││

│422.7││0.7│N-A│0.03│0.005│1.0│

│239.9│0.037│0.7│N-A│20││120│

│445.5││0.7│N-A││││

└────┴───┴──┴──┴──┴───┴───┘

λ：波长

f：振子强度

W：单色器光谱通带

N-A（氧化亚氮-乙炔焰）

S*：元素的特征浓度（1%吸收灵敏度）

CL：元素的检测极限

R·S：同一元素主要吸收线间的相对灵敏度

F：火焰类型

元素名称：钙

元素符号：Ca

元素原子量：40.08

声音在其中的传播速率：（m/S）

3810

元素类型：金属元素

质子数：20

中子数：20

原子序数：20

所属周期：3

所属族数：IIA

电子层分布：2-8-8-2

电子排布式：1s22s22p63s23p64s2

晶体结构：晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子。

发现人：戴维、贝采利乌斯、蓬丁发现年代：1808年

发现过程：

1808年5月，英国化学家戴维电解石灰与氧化汞的混合物，得到钙汞合金，将合金中的汞蒸馏后，就获得了银白色的金属钙。瑞典的贝采利乌斯、法国的蓬丁，使用汞阴极电解石灰，在阴极的汞齐中提出金属钙。

元素描述：

银白色的轻金属。质软。密度1.54克/厘米3。熔点839±2℃。沸点1484℃。化合价+2。电离能6.113电子伏特。化学性质活泼，能与水、酸反应，有氢气产生。在空气在其表面会形成一层氧化物和氮化物薄膜，以防止继续受到腐蚀。加热时，几乎能还原所有的金属氧化物。

元素来源：

在自然界分布广，以化合物的形态存在，如石灰石、白垩、大理石、石膏、磷灰石等；也存在于血浆和骨骼中，并参与凝血和肌肉的收缩过程。金属钙可由电解熔融的氯化钙而制得；也可用金属在真空中还原石灰，再经蒸馏而获得。

元素用途：

用来作合金的脱氧剂，以及油类的脱水剂等。

元素辅助资料：

钙是在自然界中分布最广的十个元素之一，但由于它不易从化合物中还原成单质状态，所以迟迟未被发现。

长时期里，化学家们将从含碳酸钙的石灰石焙烧获得的钙的氧化物当作是不可再分割的物质。在1789年拉瓦锡发表的元素表中就列有它。但戴维不顾这些，在1808年开始对氧化钙进行电解。戴维刚开始选用的方法并不理想，所以无法将金属钙分离出来。到1808年5月，戴维从贝齐里乌斯和瑞典皇家医生蓬丁共同电解生石灰和水银的混合物取得钙的实验中获得了启发。他将湿润的生石灰和氧化汞按3比1的比例混合后，放置在一铂片上，与电池的正极相接，然后又在混合物中作一洼穴，灌入水银，插入一铂丝，与电池的负极相接，得到较大量钙汞合金。把钙汞合金经蒸馏后得到了银白色的金属钙。

从此钙被确定为元素，并被命名为calcium，元素符号是Ca。calcium来自拉丁文中表示生石灰的词calx。

人体中的钙

人体是一个有机的生命体，在所有的生命活动过程中，需要有各种物质的参与，这些物质的种类和数量和地球表面的元素组成基本一致。这些元素除碳、氢、氧以有机物的形式存在外，其余的统称矿物质（无机盐）。目前能测定的人体内的无机盐有20余种。

我们身体中的矿物质约占体重的5%，钙约占体重的2%。身体的钙大多分布在骨骼和牙齿中，约占总量锝99%，其余1%分布在血液、细胞间液及软组织中。

【钙的吸收代谢】钙元素在体内约占2%，成人体内含钙总量约为1200g。约1%的钙以游离的或结合的离子状态存在在软组织、细胞外液及血液中，统称为混溶钙池。

膳食中的钙主要在pH较低的小肠上段吸收。钙的吸收与年龄有关，随年龄增长其吸收率下降，婴儿钙的吸收率超过50%，儿童约为40%，成人仅为20%左右。一般在40岁以后，钙吸收率逐年下降，老年骨质疏松与此有关。

影响钙吸收的因素有膳食中谷物的植酸和蔬菜（某些）中的草酸；脂肪过多或脂肪消化不良等；以及抗酸药、四环素、肝素等。有利钙吸收的因素，有维生素D、某些氨基酸、乳糖和适当的钙与磷的比例。

成人每天通过肠粘膜上皮细胞脱落、消化液的分泌等途径排出钙。由肠道排出的钙每日约为150~400mg；由汗液每天可排出100mg左右；经乳汁排出100~300mg;由尿液排出100~350mg，这些要取决于膳食钙的吸收量和维持体内钙的内稳态。

下面我们看看钙元素在身体的功能和缺乏症。

1．99%的钙分布在骨骼和牙齿中。

20岁之前是骨骼的生长阶段，长个子的时候。人有两个生长高峰期：1岁以前（儿童缺钙将导致发育迟缓，发育不良。诸如出牙晚、学步晚、鸡胸）和12—14岁（身材矮小、生长痛）。

20岁以后骨质依然在增加。

35—40岁，骨密度达到峰值。

40岁以后骨钙逐渐流失（对老年人将加快骨钙的流失，导致身材变短，骨质疏松和骨质增生）。

2．1%的钙分布在血液、细胞间液及软组织中。保持血钙的浓度对维持人体正常的生命活动有着致关重要的作用。人体有一套机制来维持血钙的浓度。血钙的来源有两个：通过消化道吸收的钙以及骨骼中钙的(骨骼是人体钙的大仓库，当摄入钙不足事，则动用仓库应急）这一切通过甲状旁腺分泌升血钙素和降血钙素来加以调节。

3．缺钙会降低软组织的弹性和韧性。皮肤缺弹性显得松垮，衰老；眼睛晶状体缺弹性，易近视、老花；血管缺弹性易硬化。

4．降低神经细胞的兴奋性，所以说钙是一种天然的镇静剂。缺钙会导致神经性偏头痛（占女性的10%--20%）、烦躁不安、失眠。对婴儿会引起夜惊、夜啼、盗汗。缺钙还会诱发儿童的多动症。

5．强化神经系统的传导功能。比如说你的手碰到一杯水，特别热，很快就放下，这中间就有一个神经系统的运作过程：感受器（皮肤）—传人神经—中枢神经—传出神经—效应器（肌肉）。其中感受和冲动怎样传递给神经细胞，神经细胞又怎样传出去?这中间有一种物质叫做神经递质。钙有助于神经递质的产生和释放。

6．维持肌肉神经的正常兴奋。如血钙增高可抑制肌肉、神经的兴奋性；当血钙低于70mg/L时，神经肌肉的兴奋性升高，出现抽搐。肠激综合症、女孩子痛经，缺钙是一个重要原因。

7．降低（调节）细胞和毛细血管的通透性。缺钙易导致过敏，水肿等。

8．促进体内多种酶的活动。缺钙时，腺细胞的分泌作用减弱。钙还是酶的激活剂。

9．维持酸碱平衡。

10．参与血液的凝固过程。血的凝固是一个复杂的过程，其中一个步骤是：凝血酶原—具有活性的凝血酶，其中需要有钙来激活。

按2004年10月24日国务院新闻办公室新闻发布会材料《中国居民营养与健康现状》，2002年8—12月，由卫生部、科技部和国家统计局牵头，调查总计27万人，全国城乡钙摄入量人均仅为391毫克，相当于推荐摄入量的41/%。

不同年龄缺钙的表现为：

人群缺钙的表现

儿童夜惊、夜啼、烦躁、盗汗、厌食、方颅、佝偻病、骨骼发育不良、免疫力低下、易感染。

青少年腿软、抽筋、体育成绩不佳、疲倦乏力、烦躁、精力不集中、偏食、厌食、蛀牙、牙齿发育不良、易感冒、易过敏。

青壮年经常性的倦怠、乏力、抽筋、腰酸背痛、易感冒、过敏。

孕产妇小腿痉挛、腰酸背痛、关节痛、浮肿、妊娠高血压等。

中老年腰酸背痛、小腿痉挛、骨质疏松和骨质增生、骨质软化、各类骨折、高血压、心脑血管病、糖尿病、结石、肿瘤等。

人体缺钙会引起哪些疾病？

日常生活中，如果钙摄入不足，人体就会出现生理性钙透支，造成血钙水平下降。当血钙水平下降到一定阈值时，就会促使甲状旁腺分泌甲状旁腺素。甲状旁腺素具有破骨作用，即将骨骼中的钙反抽调出来，藉以维持血钙水平。在缺钙初期，缺钙程度比较轻的时候，只是发生可逆性生理功能异常，如心脏出现室性早博、情绪不稳定、睡眠质量下降等反应。持续的低血钙，特别是中年以后，人体长期处于负钙平衡状态，导致甲状旁腺分泌亢进，首当其冲的是骨骼，由于骨钙持续大量释出，导致骨质疏松和骨质增生。另一方面，在甲状旁腺持续升高的情况下，由于甲状旁腺素具有促使细胞膜上钙通道开启而关不住，以及阻抑钙泵，使钙泵功能减弱，造成细胞内钙含量升高。持续的细胞内高钙，激发细胞像失控的野马，无节制亢进，造成细胞能量耗竭。与此同时，代谢废物又得不到及时消除，便会构成自身伤害，致使细胞趋向反常的钙化衰亡。由于缺钙，导致骨质疏松、骨质增生、儿童佝偻病、手足抽搐症以及高血压、肾结石、结肠癌、老年痴呆等疾病的发生。

现代医学研究证明，缺钙会造成人体生理障碍，进而引发一系列严重疾病。这里我们列举一些与缺钙有关的主要疾病：

高血压缺钙会造成反常的钙内流，导致钙在血管内壁细胞和平滑肌细胞内反常积贮，引起血管收缩，血管外周阻力增大，血压异常升高。持续的钙内流，促使血管壁弹性纤维和内皮细胞钙化、变性、甚至出现袭痕、断裂。外周阻力进一步增大，血压持续升高。由于血管内壁损伤，脂类通透性增大，血脂浸入血管壁的损伤处，造成胆固醇和其他脂类物质在血管壁上沉积。血管内皮细胞内损伤而分泌内皮素和某些激活因子，引起血小板和白细胞在血管壁上粘附、聚集。血管内皮细胞的损伤，又激活补偿性生理反应，促使血管平滑肌和成纤维细胞反常增生和内膜下移位，致使动脉管壁增厚、变硬，于是层层叠叠、大大小小的动脉粥样硬化形成了。研究表明，对于某些高血压病人来说，不用药物而是增加钙制剂的量，有助于控制高血压。美国南加利福尼亚大学医学院的预防医学副教授杰姆斯·德威尔对国家统计中心为期13年的调查结果进行计算，发现每天用钙量为1300毫克的人比每天用钙量为300毫克的人患高血压的比例低12％。

冠心病许多研究表明，钙还能降低血中胆固醇的浓度，从而起到保护心脏的作用。有人观察，让胆固醇含量较高的男子食用含钙量低的食物10天（每天410毫克钙），检查他们胆固醇含量；然后再让他们吃含钙量高的食物（每天2200毫克钙）。结果高钙食物能减少胆固醇总量6％，其中低密度脂蛋白减少11％，而对人体有益的高密度脂蛋白数量则保持不变。专家认为，长时期严重缺钙会引发冠心病。

尿路结石多年来，医生告诉肾结石病人限制食用钙，理由是钙为结石的一种主要成分。但是，美国哈佛大学的医学专家经过多年研究后发现，这可能是人类在认识上的一个大错误。他们提出，减少肾结石危险的方法恰恰是增加钙摄入量。大家知道，饮食中，特别是蔬菜中含有大量草酸盐，一般情况下，草酸盐在肠道内与钙结合成草酸钙随粪便排出。如果饮食中钙的摄入不足，就会使多余草酸盐经肠腔吸收而进入血液，最终由肾脏提出。如果人体长期处于负钙平衡状态，肾脏细胞不可避免会出现细胞反常钙内流损伤，肾脏回吸收功能减退，尿钙排出增多。高钙尿液与尿中草酸盐结合，形成大大小小草酸钙结石。如果不忌钙，而是采取补钙措施，尤其是补充水溶性钙剂，那么，在胃肠道中与饮食中草酸盐结合成草酸钙随粪便排出。另外，补充足量的钙可扭转负钙平衡，肾脏回吸收功能正常，尿钙排出减少，结石的可能性也减少。

结（直）肠癌高脂饮食会过度刺激胆汁的分泌，过量的脂肪酸和胆汁酸是引起结（直）肠细胞癌变的触发剂。有研究证明，患有结肠直肠癌的病人，血清胆汁酸的含量比正常人高出1倍左右，而癌变细胞中胆汁酸含量比正常细胞高3倍以上。如果用高胆汁酸的饲料喂小白鼠，结（直）肠癌的发生率明显增加。如果补充足量的碳酸钙，钙离子与脂肪酸和胆汁酸结合，形成不溶性脂肪酸钙和胆汁酸钙随粪便排出，从而消除癌变的触发因子，就能阻抑肠细胞癌变。

手足搐搦症这种疾病是因婴幼儿体内缺少维生素D而使肠道对钙、磷的吸收发生障碍。另外由于甲状旁腺未能及时分泌更多甲状旁腺素，以致血钙降低，引起神经肌肉的兴奋性增高，出现全身惊厥、手足痉挛和喉痉挛，常伴发阵发性呼吸暂停和短时间窒息，引起缺血缺氧性脑损伤。据医学观察，大脑神经对缺血缺氧最为敏感，窒息10秒钟，神经功能开始出现障碍；窒息数分钟，就会出现血管神经不可逆转的损伤，轻则影响孩子智力，重则导致低能、痴呆。所以，做好手足搐搦症的预防工作是十分重要的，不管是母乳喂养还是人工喂养的孩子，都必须补充足够量的钙。除了补钙外，还要增加户外活动，多晒太阳和补充适量维生素D，以预防手足搐搦症的发生。

骨质疏松人体长期缺钙而引起负钙平衡的另一个严重后果——骨质疏松。很多研究表明，增加钙的摄入量对骨质损耗有着重要减缓作用，在减少由骨质疏松引起的骨折率方面也有着重要作用，特别在食用钙的同时服用维生素D，效果尤其明显。很多专家认为，补钙应在青春期就开始，这时候骨质正在形成，效果会更好。

据华东医院和上海市老年医学研究所一项较大规模的流行病学调查显示，上海地区骨质疏松症发生率，男性为20．1％，女性为48．1％，其中60岁以上男性为24．9％，女性为75．7％。骨质疏松症已经在上海悄然流行，并已成为威胁上海老年人，特别是老年妇女健康的一大危害。随着平均期望寿命延长，老年人越来越多，骨质疏松的危害将会越来越突出。

骨质疏松症早期往往没有症状和体征，X线检查又不易发现，所以长期来不被人们注意。即使病情加重，主要表现是骨痛和骨质增生，常常不被医生所认识，往往错诊为腰肌劳损，或是关节炎。随着病情加重，骨量丢失到骨峰值的30％——50％时，骨骼变脆，稍有不慎就可造成骨折。据报告，上海市老年人骨折累计发生率，城市高达16．5％，农村6．9％。这种骨折往往又难愈合，常因久卧不起，并发褥疮或坠积性肺炎，严重者甚至会因此而丧生。

仅仅依靠日常饮食，很难达到医生建议的钙摄入量。