鈣是一種金屬元素，符號Ca，銀白色晶體。動物的骨骼、蛤殼、蛋殼都含有碳酸鈣。可用于合金的脫氧劑、油類的脫水劑、冶金的還原劑、鐵和鐵合金的脫硫與脫碳劑以及電子管中的吸氣劑等。它的化合物在工業上、建筑工程上和醫藥上用途很大。

鈣 - 歷史發現

鈣是在自然界中分布最廣的十個元素之一，但由于它不易從化合物中還原成單質狀態，所以遲遲未被發現。長時期里，化學家們將從含碳酸鈣的石灰石焙燒獲得的鈣的氧化物當作是不可再分割的物質。

1789年，拉瓦錫發表的元素表中就列有它。

1808年，英國的戴維、瑞典的貝采利烏斯、法國的蓬丁，使用汞陰極電解石灰石制得在電解質，在陰極的汞齊中提出金屬鈣。

從此鈣被確定為元素，并被命名為Calcium，元素符號是Ca。Calcium來自拉丁文中表示生石灰的詞calx。

鈣 - 物理性質

鈣，元素符號Ca，原子量40.08，原子序數20，外圍電子排布式4s2，位于第四周期第ⅡA族，原子半徑197.3皮米，離子半徑99皮米，摩爾體積25.9厘米3/摩爾，主要氧化數+2，第一電離能593千焦/摩爾，電負性1.01。銀白色有金屬光澤金屬。

密度1.55克/厘米3，熔點839℃，沸點1484℃，硬度1.5，電導性20.8。

鈣 - 化學性質

鈣在自然界中分布很廣，都以化合態存在，占地殼原子總數的1.5%，鈣在地殼中的含量僅次于氧、鋁、硅、鐵，居第五位，主要礦物有石灰石、大理石、石膏、磷灰石等。在動物體的骨骼和血漿中也含有鈣，并參與凝血和肌肉的收縮過程。金屬鈣是由電解熔融氯化鈣制得。

化學性質活潑，在空氣中表面上能形成一層氧化物或氮化物薄膜，可減緩進一步腐蝕。

跟氧化合生成氧化鈣，跟氮化合生成氮化鈣Ca3N2，跟氟、氯、溴、碘等化合生成相應鹵化物，跟氫氣在400℃催化劑作用下生成氫化鈣。

常溫下跟水反應生成氫氧化鈣并放出氫氣，跟鹽酸、稀硫酸等反應生成鹽和氫氣，跟碳在高溫下反應生成碳化鈣CaC2。加熱時幾乎能還原所有金屬氧化物，在熔融時也能還原許多金屬氯化物。

鈣常用做合金的脫氧劑，冶金的還原劑，制備鉻、鋯、鈾，鐵和鐵合金的脫硫、脫碳劑，氮和氬氣體的分離劑，以及油類的脫水劑等。

鈣 - 實驗室制備

有電解法及還原法兩種方式。

其中電解法是拉特瑙(W.Rathenau)于1904年首先應用的，所用的電解質為CaCl2和CaF2的混合物。電解槽陽極用石墨等作內襯，陰極用鋼制成。電解析出的鈣漂浮在電解質表面，同鋼制陰極接觸而冷凝在陰極上。

還原法是生產金屬鈣的主要方法。通常用石灰石為原料，經燒成氧化鈣，以鋁粉作還原劑。粉碎的氧化鈣與鋁粉按一定比例混合均勻，壓制成塊。

鈣 - 自然界的鈣

通常水中含鈣鎂離子即稱之為硬水。而硬度是由水溶液中的礦物質含量多寡而決定，而且會特別指CaCO3、MgCO3含量。常用ppm (CaCO3)或mgCaCO3/L H2O表示。

鈣 - 食物中的鈣

自然的食品以牛奶和優酪乳所含的鈣最多，其他食物如干豆類、魚、豆腐、深色的蔬菜如花椰菜、甘藍類蔬菜和芥蘭菜等都含有豐富的鈣。此外還有很多添加鈣強化的食物，例如：橙汁、蔓越莓汁、早餐谷類食品等。也有人服用鈣補充劑以補不足。然而攝取過量的鈣可以保持人體中的血鈣溶度，30歲以前維持骨本，30歲以后維持血鈣溶度 。最新的膳食標準指出鈣的上限攝取量是每天2500 mg;一般人每天只須從自然食物和補充劑中攝取1500 mg的鈣，便已經足夠。

鈣 - 對人體影響

鈣是人體必需的礦物質營養素，所有的細胞都需要鈣。鈣離子Ca2+在生物體中是許多生化過程及生理過程的觸發器，如觸發肌肉收縮、釋放激素、傳遞脈沖、促進血液凝結、調節心律和分泌乳汁等等。Ca2+尤為各種高級生物體所必需。 現代醫學研究表明，鈣營養與體內免疫、神經、內分泌、消化、循環、運動、生殖等十多個系統的功能密切相關，鈣離子參與生命進化及生命運動的全過程。基礎醫學臨床醫學的研究已證實鈣離子對生命的影響巨大，也就是說人類健康離不開鈣。

人體的含量

人體的鈣含量約1～1.25kg，占體重1.5～2%，鈣原子數目僅次于C、H、O、N等四種非金屬元素。每千克非脂肪組織中平均約含鈣20～25g。體內鈣99%以上都分布在骨骼和牙齒中，其余不足1%的鈣分布在體液及全身各組織器官中，是多種生理活動的參與者。這1%在人體的組織及血液中鈣的濃度必需保持恒定，不能太高也不能太低，否則會威脅生命安全。

人體的分布

1、骨骼鈣

鈣是骨骼、牙齒和細胞壁形成時的必需結構成分。骨鈣的組成主要是羥磷灰石結晶，占骨骼重量40%以上，其次是碳酸鹽、檸檬酸鹽以及少量氯化物和氟化物的形式。骨鈣對維持血鈣的濃度極為重要，被稱作人體鈣元素的“儲存庫”。當血鈣濃度降低時，可迅速動員骨鈣補充，此過程即為骨質分解;反之鈣則在骨骼“暫存”。

2、牙齒鈣

牙齒的化學組成大部分與骨一致，牙齒的表層為牙釉質(又稱琺瑯質)，除了5%水外，全部由嵌入有機基質中的無機物(羥磷灰石及氟磷酸石)組成。其中羥磷灰石所占比例超過98%，結構非常嚴密，成為人體中最硬的部分，對牙齒咀嚼、磨碎食物具有重要意義。牙本質中羥磷灰石占70%左右，牙骨質中約占40%，它們的結構與骨類似。牙齒一旦形成和鈣化后，新陳代謝就降到最低程度。維生素A、C、D的攝取，對牙的正常發育及鈣化是必不可少的。缺少維生素A會導致牙的不完全鈣化，使其硬度小;缺少維生素C影響牙中有機基質的形成;維生素D不但能幫助鈣的吸收而且明顯地促使鈣、磷在牙中的沉積。

3、血鈣

血漿中的鈣有48%為離子形式，46%與蛋白質結合，3%為復合物形式(Complex)，還有3%未被確認。血漿中鈣濃度大約為10～11 mg/100 mL，無年齡、性別差異。鈣離子對神經組織有特殊且重要的影響，如果血鈣離子濃度下降，神經組織會過度興奮，導致手足抽搐;另一方面，高血鈣抑制神經興奮。血鈣的濃度相當穩定，由副甲狀腺素(PTH)精密控制，使骨鈣和血鈣處于平衡之中。血鈣濃度低，則由骨鈣補充;反之，血鈣濃度高，則將鈣沉積于骨中儲存，或經腎臟于尿中排出體外。

消化與吸收

維他命D在小腸對鈣的吸收中扮演重要的角色，它可增加小腸細胞膜上和細胞質的鈣結合蛋白質的總量。維他命D缺乏者會因為鈣吸收不足而易患有軟骨病(rickets)。

攝取量

世界各地區的鈣攝取量有很大的差異，歐美等發達國家平均毎人每日攝取850毫克，而非洲、拉丁美洲及大部分開發中國家只有344毫克，相差一倍以上。因此鈣攝取不足在開發中國家是個嚴重的健康議題。

鈣補充劑

鈣補充劑的主要成分為鈣化合物，如碳酸鈣、檸檬酸鈣、乳酸鈣等，其中吸收率最高的為檸檬酸鈣約35%，碳酸鈣為27%，乳鈣質為29%，磷酸鈣為25%。碳酸鈣取材于牡蠣殼或珍珠貝等，葡萄糖酸鈣的溶解度較大。選購鈣補充劑應注意鈣離子的含量與鈣的來源。

鈣與疾病預防

攝取足夠鈣質可以“預防”骨質疏松癥、直腸癌、降低男性前列腺癌的風險、維持血壓平衡。每天至少補充約800毫克的鈣質是最有效預防直腸癌的鈣攝取量，更年期婦女補充足夠的鈣質可以提高高密度脂蛋白(HDL)的濃度，這代表降低心血管疾病的風險與致命性。食用含鈣多的食物，會使燃脂效果更佳，達到減肥效果。

攝取過量的鈣也會引起骨質疏松。骨骼中的軟組織(Soft tissue)含有鎂與蛋白質等，借此賦予骨骼活動性以及抗脆性。實驗結果顯示補充鎂可改善停經婦女的骨質疏松的問題，可增加其骨質密度(Bone mineral density)，并且降低骨折機率。補充鎂也會使副甲狀腺素(Parathyroid hormone，PTH)的濃度下降，推論鎂可以抑制骨質轉換，降低骨質流失而維持骨質健康。 但鎂與鈣互相拮抗，攝取過量的鈣會大幅降低鎂的吸收，故鈣只能預防。