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Acesso em 24/05/2024 às 12h59.

Elementos Químicos – Cálcio

Elementos Químicos – Cálcio

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Nas montanhas e nas células

 

Sempre que falamos a palavra cálcio, normalmente pensamos em coisas brancas, como o calcário ou o leite. A pedra chamada calcário, encontrada nos recifes brancos do porto de Dover, na Inglaterra, e as estalactites da Caverna do Diabo, no município de Eldorado, interior paulista, são formadas por carbonato de cálcio, CaCO3 [1].

Recifes brancos de Dover – Foto: Wikimedia Commons

Estalactites na Caverna do Diabo – Foto: Wikimedia Commons

 

O giz de lousa é feito de carbonato de cálcio ou de sulfato de cálcio di-hidratado, mais conhecido como gipsita. As famosas dunas brancas do Parque Nacional White Sands, no deserto do estado norte-americano do Novo México, são formadas por gipsita. Corais, conchas e pérolas são formados principalmente por carbonato de cálcio [2].

Tanto o giz quanto as dunas brancas, as conchas, os corais, as montanhas em Dover, as estalactites e o leite possuem componentes comuns: os compostos de cálcio [1].

 

Fotos: Wikimedia Commons

 

Parque White Sands


Crucial para os seres vivos –
O cálcio é essencial a todos os seres vivos e é o metal mais abundante no corpo humano. O fosfato de cálcio, que compõe ossos e dentes, é um bom exemplo de como o organismo vivo produz compostos semelhantes aos minerais, cujo processo é conhecido como biomineralização. O corpo de cada pessoa contém, em média, 1 quilo de cálcio, sendo 99% desse total armazenados nos ossos. Todos, especialmente crianças e mulheres grávidas, devem consumir alimentos ricos em cálcio, como leite e laticínios, vegetais, peixes, nozes e sementes [3]. Uma tabela elaborada pelo Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia, dos EUA, indica que, em média, crianças devem consumir de 700 a 1.000 miligramas de cálcio por dia, enquanto adultos devem ingerir entre 1.000 e 1.300 mg por dia, de acordo com o sexo e faixa etária [4].

O cálcio também é importante no processo de coagulação do sangue. Quando nos machucamos, as plaquetas presentes no sangue se aglutinam no local do ferimento, e junto com o cálcio, com a vitamina K e com uma proteína chamada fibrinogênio, atuam para promover a coagulação, fazendo com que o sangramento pare [5].

O cálcio é fundamental no organismo porque ele é transferido constantemente para dentro e para fora das células, mediando a ação dos nervos e dos músculos. Essa atividade é tão importante que, se a pessoa não ingerir cálcio na quantidade necessária, seu corpo começará a retirar esse mineral dos ossos, podendo causar seu enfraquecimento [1].

O cálcio atua na atividade neural, na contração muscular e na regulação da pressão arterial porque seus íons desempenham papel crucial como mensageiros intracelulares nos organismos superiores, ou seja, animais e seres humanos vertebrados [5, 6]. Íons cálcio controlam as batidas do coração, os movimentos musculares e, através da liberação de neurotransmissores nos neurônios, os processos de aprendizado e memória. Também estão envolvidos na sinalização, tanto no início da vida, na fertilização, como no final dela, com a morte. A sinalização dos íons cálcio controla essas funções através de dois mecanismos: aumento de concentração e duração dos sinais [8].

Metal brilhante – 
O cálcio, cujo símbolo é Ca, é o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre, sendo o terceiro metal mais presente, depois do alumínio e do ferro [3]. Ele ocorre em todo o mundo na forma de muitos minerais comuns. Há vastos depósitos sedimentares, na superfície da crosta terrestre, de carbonato de cálcio (CaCO3), formando montanhas inteiras de calcário, mármore e greda, que é um tipo de argila [9]. Mesmo tão presente na crosta terrestre, o cálcio é apenas o sétimo elemento mais abundante na água do mar devido à baixa solubilidade do calcário e ao elevado uso de cálcio pelos organismos marinhos [6].

 

Organismos marinhos são grandes consumidores de cálcio. Foto: Pexels

 

O cálcio pertence ao Grupo 2 da tabela periódica, que reúne os metais alcalino terrosos como o magnésio e o bário. Compostos de cálcio são conhecidos desde tempos antigos. Ele foi isolado na forma metálica pela primeira vez pelo químico inglês Humphry Davy em 1808, por meio de um método eletrolítico [3]. O nome cálcio foi dado por Davy, e deriva da palavra latina calx, que significa cal [5].

O elemento cálcio puro é um metal brilhante, com aparência semelhante à do alumínio. Raramente se vê o cálcio em sua forma metálica, porque ele é instável no ar, sendo rapidamente decomposto em hidróxido de cálcio e carbonato de cálcio, que são substâncias brancas [1]. Em sua forma metálica, o cálcio é utilizado como agente redutor na preparação de outros metais, como tório e urânio. Ele também é usado em ligas com o alumínio, berílio, cobre, chumbo e magnésio [5].

Assista o vídeo produzido pela Universidade de Nottingham, no Reino Unido:

 

Cal, gesso, cimento – Os compostos de cálcio são muito mais úteis do que o elemento isolado, isto é, na forma metálica. O óxido de cálcio, ou cal, é o principal componente de argamassas e cimentos. Ele também é usado na fabricação do aço e do papel. O sulfato de cálcio di-hidratado (CaSO42H2O) é muito usado em materiais de construção, como as placas de gesso, e o CaSO4 anidro é um agente dessecante [6].

O cimento é feito moendo-se uma mistura de calcário e uma fonte de aluminossilicato, como argila, xisto ou areia, e aquecendo-se a mistura a mais de 1.500°C num forno rotatório. Após uma sequência de reações, a mistura forma compostos, que vão determinar as propriedades do cimento obtido. Os compostos se solidificam à medida que esfriam, formando o clínquer, que é moído em um pó fino, ao qual adiciona-se uma pequena quantidade de sulfato de cálcio, ou gesso, para formar o cimento Portland, que é o mais usado na construção civil em todo o mundo [6]

 

Cimento Portland é o mais usado na construção civil

 

Os grandes depósitos de calcário fornecem pedras usadas em construções. Quando o calcário é aquecido em fornos, ele libera gás dióxido de carbono produzindo a cal viva (óxido de cálcio). A cal viva reage vigorosamente com a água e produz a cal apagada (hidróxido de cálcio), utilizada na fabricação de cimento, como corretor para o solo na agricultura, no tratamento da água e em outras aplicações na indústria química. A gipsita (CaSO4?2H2O), popularmente conhecida como gesso, é usada para fabricar moldes e, nos hospitais, para enfaixar e imobilizar ossos quebrados [5]. O carbonato de cálcio também é utilizado em medicamentos, como os antiácidos.

Há séculos, a cal é um material muito utilizado após o aquecimento do calcário, sendo usado para fazer gesso e argamassa [5]. No Vale dos Reis, no Egito, as paredes das tumbas antigas de Tutancâmon e de outros reis já eram revestidas de cal e gravadas com hieróglifos [9].

Produção – Em 2020 foram produzidas no Brasil 130 milhões de toneladas de calcário beneficiado [10]. A produção de cimento no Brasil foi de 56,6 milhões de toneladas em 2019, segundo o Sindicato Nacional da Indústria do Cimento. Dados do Departamento de Estatísticas Geológicas dos Estados Unidos revelam que a produção mundial de cimento em 2020 foi de 4,1 bilhões de toneladas, sendo os maiores produtores China, Índia e Estados Unidos. [11]

A produção mundial de cal foi de 420 milhões de toneladas em 2020. O produto é usado na fabricação de aço e em aplicações na indústria química, como na produção de fertilizantes, vidro, papel e polpa e refinação de açúcar [11].

A produção mundial de sulfato de cálcio, ou gipsita, foi de 140 milhões de toneladas em 2019, destinadas principalmente à indústria da construção para fabricação de placas de gesso, de cimento Portland e de drywall. [11].

Referências

[1] – Gray T. Os elementos, uma exploração visual dos átomos conhecidos no universo. 1.ed. Blucher. 2011.

[2] – White Sands National Park – Nature & Science. Disponível em https://www.nps.gov/whsa/learn/nature/index.htm. Acesso em 01/12/2021.

[3] – Greenwood N.; Earnshaw A. Chemistry of the elements. 2.ed. 1997. Butterworth-Heinemann.

[4] – Dietary reference intakes for calcium and vitamin D. National Academies Collection. Disponível em https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK56056/#ch5.s2. Acesso em 03/12/2021.

[5] – Tabela periódica do Royal College of Chemistry. Elemento cálcio. Disponível em https://www.rsc.org/periodic-table/element/20/calcium. Acesso em 29/11/2021.

[6] – Weller M.; Overton T.; Rourke J.; Armstrong F. Química inorgânica. 6.ed. Bookman. 2017.

[7] – Cruz A.; Zacarchenco P.; Oliveira C.; Corassin C.; Química, bioquímica, análise sensorial e nutrição no processamento de leite e derivados. Elsevier Editora, 2016.

[8] – Bettelheim F.; Brown W.; Campbell M.; Farrell S. Introdução à bioquímica. Cengage Learning, 2012.

[9] – Lee J. Química inorgânica não tão concisa. Ed. Edgard Blücher. 1997.

[10] – Agência nacional de Mineração. Anuário Mineral Brasileiro Interativo. Acesso em 06/12/2021.

[11] – U.S. Geological Survey. Mineral Commodity Summaries. Disponível em https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2020/mcs2020.pdf. Acesso em 02/12/2021.

ATENÇÃO! Os experimentos com substâncias químicas mostrados nos vídeos aqui incluídos só devem ser reproduzidos na presença de um profissional ou professor de química, e em ambiente controlado. Não tente reproduzir esses experimentos por conta própria.

 

Artigo produzido pela Assessoria de Comunicação e Marketing do CRQ-IV,
sob orientação técnica de Vera Regina Leopoldo Constantino,
docente do Instituto de Química da USP.
Publicado em 02/12/2021

 

 

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