کلسیم

کلسیم (به انگلیسی: Calcium) از عنصرهای شیمیایی جدول تناوبی با نشان شیمیایی Ca و از گروه فلزهای قلیایی خاکی است. بلورهای سفید کلسیم، در دمای ۸۱۰ درجهٔ سانتی‌گراد ذوب می‌شوند و این فلز در آب و اسید محلول بوده و هیدروکسید و نمک تولید می‌نماید. این عنصر پنجمین عنصر فراوان در پوستهٔ زمین و سومین فلز فراوان پس از آهن و آلومینیم است. رایج‌ترین ترکیب کلسیم روی زمین، کربنات کلسیم است که در سنگ آهک و بقایای فسیل شدهٔ حیات دریایی اولیه یافت می‌شود. سنگ گچ، انیدریت، فلوریت و آپاتیت نیز منابع کلسیم هستند.

کلسیم، ₂₀Ca

کلسیم
ظاهر	Dull gray, silver
جرم اتمی استاندارد (Ar، استاندارد)	۷۰۰۱۴۰۰۷۸۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰♠۴۰٫۰۷۸(۴)
کلسیم در جدول تناوبی
Mg ↑ Ca ↓ Sr پتاسیم ← کلسیم → اسکاندیم
عدد اتمی (Z)	20
گروه	گروه ۲ (فلزهای قلیایی خاکی)
دوره	دوره 4
بلوک	بلوک-s
دسته	Alkaline earth metal
آرایش الکترونی	[Ar] 4s2
لایه الکترونی	2, 8, 8, 2
ویژگی‌های فیزیکی
فاز در STP	جامد
نقطه ذوب	1115 K ​(842 °C, ​1548 °F)
نقطه جوش	1757 K ​(1484 °C, ​2703 °F)
چگالی (near r.t.)	1.55 g/cm3
در حالت مایع (at m.p.)	1.378 g/cm3
حرارت همجوشی	8.54 kJ/mol
آنتالپی تبخیر	154.7 kJ/mol
ظرفیت حرارتی مولی	25.929 J/(mol·K)
فشار بخار فشار (Pa) ۱ ۱۰ ۱۰۰ ۱ K ۱۰ K ۱۰۰ K در دمای (K) 864 956 1071 1227 1443 1755
ویژگی‌های اتمی
عدد اکسایش	+1, +2 (a strongly basic اکسید)
الکترونگاتیوی	مقیاس پائولینگ: 1.00
انرژی یونش	1st: 589.8 kJ/mol 2nd: 1145.4 kJ/mol 3rd: 4912.4 kJ/mol (بیشتر)
شعاع اتمی	empirical: 197 pm
شعاع کووالانسی	pm 176±10
شعاع واندروالسی	231 pm
خط طیف نوری کلسیم
دیگر ویژگی ها
ساختار بلوری	​(fcc)
سرعت صوت thin rod	3810 m/s (at 20 °C)
انبساط حرارتی	22.3 µm/(m·K) (at 25 °C)
رسانندگی گرمایی	201 W/(m·K)
رسانش الکتریکی	33.6 n Ω·m (at 20 °C)
رسانش مغناطیسی	diamagnetic
مدول یانگ	20 GPa
مدول برشی	7.4 GPa
مدول حجمی	17 GPa
نسبت پواسون	0.31
سختی موس	1.75
سختی برینل	167 MPa
شماره ثبت سی‌ای‌اس	7440-70-2
ایزوتوپ‌های کلسیم
ایزوتوپ فراوانی نیمه‌عمر (t۱/۲) حالت فروپاشی محصول 40Ca 96.941% 40Ca ایزوتوپ پایدار است که 20 نوترون دارد 41Ca ایزوتوپ پرتوزای ناچیز 1.03×105 y ε - 41K 42Ca 0.647% 42Ca ایزوتوپ پایدار است که 22 نوترون دارد 43Ca 0.135% 43Ca ایزوتوپ پایدار است که 23 نوترون دارد 44Ca 2.086% 44Ca ایزوتوپ پایدار است که 24 نوترون دارد 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

کلسیم خالص در سال ۱۸۰۸ از طریق الکترولیز اکسید آن توسط همفری دیوی، که این عنصر را نام‌گذاری کرد، جداسازی شد. ترکیبات کلسیم به‌طور گسترده در بسیاری از صنایع استفاده می‌شوند. کلسیم در صنایع غذایی و دارویی به‌عنوان مکمل کلسیم، در صنعت کاغذ به‌عنوان سفیدکننده، به‌عنوان اجزای سازنده در سیمان و عایق‌های الکتریکی و در ساخت صابون مورد استفاده است. از سوی دیگر، این فلز به شکل خالص به‌دلیل واکنش‌پذیری بالای آن کاربرد کمی دارد. با این‌حال، در مقادیر کم اغلب به‌عنوان یک جزء آلیاژی در فولادسازی و گاهی به‌صورت آلیاژ کلسیم-سرب در ساخت باتری‌های خودرو استفاده می‌شود.

این عنصر فراوان‌ترین فلز و پنجمین عنصر فراوان در بدن انسان است. بدن انسان تقریباً یک کیلوگرم کلسیم دارد. البته در افراد مختلف با استخوان‌بندی متفاوت این میزان متفاوت است. بیشتر کلسیم بدن انسان در استخوان‌ها و دندان‌ها وجود دارد و کمبود آن موجب پوکی استخوان می‌شود. تنها یک درصد آن در سایر بخش‌های بدن موجود است که همین یک درصد، اعمال زیادی انجام می‌دهد. یون‌های کلسیم (^Ca2+) به‌عنوان الکترولیت، نقشی حیاتی در فرآیندهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی جانداران و سلول‌ها ایفا می‌کنند. این یون‌ها در مسیرهای انتقال سیگنال به‌عنوان پیام‌رسان ثانویه، در آزادسازی انتقال‌دهنده‌های عصبی از نورون‌ها، انقباض انواع سلول‌های ماهیچه‌ای، به‌عنوان کوفاکتور در بسیاری از آنزیم‌ها و در لقاح نقش دارند. یون‌های کلسیم در بیرون از سلول‌ها برای حفظ اختلاف پتانسیل الکتریکی در غشاهای سلولی تحریک‌پذیر، سنتز پروتئین و تشکیل استخوان نیز مهم هستند.

ویژگی‌های شیمیایی

کلسیم به صورت جامد

کلسیم عنصری است که نسبت به فلزات قلیایی و سایر فلزات قلیایی خاکی از قدرت فعالیت کمتری برخوردار است. مانند بریلیم و آلومینیوم، و برخلاف فلزات قلیایی، این عنصر موجب سوختگی پوست نمی‌گردد. باید توجه داشت که در هوا لایه نازکی از اکسید و نیترید بر روی کلسیم تشکیل می‌شود که می‌تواند آن را از اثرات بعدی هوا مصون نگاه دارد، اما در درجه حرارت بالا این عنصر در هوا سوخته و تشکیل مقدار زیادی نیترید می‌دهد. کلسیم تجارتی به آسانی با آب و اسیدها واکنش نموده تولید هیدروژنی می‌نماید که حاوی مقدار قابل ملاحظه‌ای از گاز آمونیاک و هیدروکربن‌ها، به عنوان ناخالصی است. از کلسیم، می‌توان به عنوان یک عامل آلیاژکننده برای فلزات حاوی آلومینیم به منظور حذف بیسموت از سرب و به عنوان کنترل‌کننده کربن گرافیتی، در چدن استفاده کرد. از طرف دیگر می‌توان از این فلز به عنوان عاملی برای حذف اکسیژن در کارخانجات فولاد و به عنوان عامل احیاکننده در تهیه فلزاتی مانند کروم، زیرکونیم و اورانیم و به عنوان یک ماده جداکننده برای مخلوط گازهای نیتروژن و آرگون استفاده نمود. ضمناً زمانی‌که کلسیم، به آلیاژهای منیزیم افزوده شود (۲۵٫۰ درصد)، ساختمان آن‌ها را تصفیه و موجب کاهش تمایل آتش‌گیری آن‌ها می‌شود.

کلسیم یک فلز نقره‌ای بسیار انعطاف‌پذیر است (گاهی به رنگ زرد کم‌رنگ توصیف می‌شود) که ویژگی‌های آن بسیار شبیه به عناصر سنگین‌تر گروه آن، استرانسیم، باریم و رادیم است. یک اتم کلسیم دارای بیست الکترون است که در آرایش الکترونی [Ar]4s ² مرتب شده‌اند. مانند سایر عناصر موجود در گروه ۲ جدول تناوبی، کلسیم دارای دو الکترون ظرفیتی در بیرونی‌ترین اوربیتال s است که به راحتی در واکنش‌های شیمیایی از بین می‌روند و یک یون دو بار مثبت با آرایش الکترونی پایدار یک گاز نجیب تشکیل می‌دهند.

ویژگی‌های فیزیکی

ساختار زنجیره [Ca(H2O)6] در Ca(H2O)6Cl2 کریستالی

فلز کلسیم در ۸۴۲ درجهٔ سانتی‌گراد ذوب می‌شود و در ۱۴۹۴ درجه می‌جوشد. این مقادیر، بالاتر از منیزیم و استرانسیم است. در آرایش مکعبی وجهی مرکزی مانند استرانسیم متبلور می‌شود. در دمای بالای ۴۵۰ درجهٔ سانتی‌گراد، به یک آرایش بسته شش ضلعی ناهمسانگرد مانند منیزیم تغییر می‌کند. چگالی آن ۱٫۵۵ گرم بر سانتی‌متر مکعب است که کمترین مقدار را در گروه خود دارد.

کلسیم سخت‌تر از سرب است، اما می‌توان آن را با چاقو با تلاش برش داد. در حالی‌که کلسیم از نظر حجمی رسانای ضعیف‌تری نسبت به مس یا آلومینیم برای الکتریسیته است، اما به‌دلیل چگالی بسیار کم، رسانای جرمی بهتری نسبت به هر دو است. در حالی‌که کلسیم به عنوان یک رسانا برای بیشتر کاربردهای زمینی غیرممکن است زیرا به سرعت با اکسیژن اتمسفر واکنش می‌دهد، استفاده از آن در فضا مورد توجه قرار گرفته‌است.

نقش زیست‌شناختی

همچنین ببینید: کلسیم در زیست‌شناسی

این عنصر در ساختمان بدن گیاهان و جانوران، مایعات میان‌بافتی و اسکلت‌بندی یافت می‌شود. استخوان‌های مهره‌داران حاوی کلسیم، به صورت فلوئورید کلسیم، کربنات کلسیم و فسفات کلسیم است. همچنین کلسیم ذاتاً در بسیاری از وظایف زیستی مهره‌داران، سهیم است. کلسیم در تقویت استخوان‌ها و دندان‌ها و در تشکیل آن‌ها نقش دارد. در واقع، اکثر کلسیم بدن انسان در استخوان‌ها و دندان‌ها ذخیره می‌شود. همان‌طور که استخوان‌ها تحت فرایند عادی خود را از بین برده و بازسازی می‌کنند، کلسیم به ایجاد استخوان جدید کمک می‌کند، به ویژه در طی رشد و توسعه.

دریافت کلسیم کافی برای حفظ استخوان‌ها در تمام طول عمر مفید است، مخصوصاً در دوران کودکی، که استخوان‌ها هنوز در حال رشد هستند. و نیز در طول سال‌های اولیه رشد، و بازسازی استخوان‌های آسیب دیده یا شکسته. با افزایش سن استخوان‌های قدیمی‌تر شکننده‌تر می‌شوند و به راحتی خواهند شکست - که از نشانه‌های بیماری پوکی استخوان است.

کلسیم فعالیت‌های زیادی را در بدن برعهده دارد از جمله:

• ضربان قلب را تنظیم می‌نماید.
• در تنظیم کار دستگاه عصبی بدن به خصوص در انتقال تحریکات عصبی نقش اساسی دارد.
• کلسیم برای انقباض ماهیچه‌ها ضروری است و تا کلسیم وجود نداشته باشد حرکت امکان‌پذیر نیست.
• در متابولیسم آهن بدن مؤثر است.
• کلسیم در یکی از مراحل انعقاد خون دخیل است.

تأثیر کلسیم بر سلول‌های چربی

مصرف مکمل کلسیم نشان داده شده که برای کمک به کاهش وزن در افراد چاق مؤثر است. در واقع، مصرف حاد کلسیم گزارش شده‌است که با اکسیداسیون چربی در انسان ارتباط دارد. افزایش مصرف کلسیم در رژیم غذایی مانع از ترشح هورمون پاراتیروئید (PTH) و به دنبال آن، فعال شدن آلفا هیدروکسی به دی‌هیدروکلسیفرول (ویتامین D3؛ VD3) می‌شود. PTH باعث تحریک افزایش دوز در سطح کلسیم داخل سلولی چربی می‌شود. ویتامین دی۳ نیز نشان داده شده‌است که در بیرون آوردن کلسیم داخل سلولی مؤثر است. افزایش کلسیم داخل سلولی در سلول‌های چربی فرد را در مهار تجزیه و تحلیل چربی تحریک شده توسط مسیر β آدرنرژیک یاری می‌کند و در نتیجه سطح فسفریلاسیون HSL کاهش پیدا می‌کند. این اثرات به نظر می‌رسد عمدتاً از طریق فعال‌سازی B3 فسفودی استراز سبب شوند. پایین بودن سطح کلسیم در رژیم غذایی و افزایش گردش ویتامین دی۳ نیز ممکن است اثرات مهاری غیر مستقیم بر روی تجزیه و تحلیل سلول‌های چربی از بسترهای لیپولیتیک برای سوخت‌وساز بوده و بر انرژی آزاد شده در بدن مؤثر باشد.

جذب و انتقال

جذب آن در خون به صورت یون کلسیم و از دیواره روده صورت می‌گیرد. عامل افزایش جذب کلسیم ویتامین دی است، به همین دلیل قرص‌های مکمل کلسیم معمولاً دارای ویتامین دی نیز هستند؛ بنابراین اگر منابعی که دارای این ۲ ماده است مصرف شود کلسیم موجود در آن‌ها بهتر جذب می‌شود. در صورتی که در غذا ماده‌ای به نام اگزالات باشد، جذب کلسیم آن کاهش می‌یابد و به همین دلیل است که کلسیم اسفناج و چغندر، به خوبی کلسیم شیر جذب نمی‌شود. اسید فیتیک موجود در سبوس گندم نیز جذب کلسیم را کاهش می‌دهد ولی این مسئله زمانی اثرگذار است که مصرف آن بسیار زیاد باشد، مثل گیاهخواران مطلق. دریافت کلسیم کافی، آثار مثبتی در کاهش فشار خون افراد مبتلا به فشار خون دارد. تنظیم میزان کلسیم بدن، بر عهده هورمون‌هایی است که از غده پاراتیروئید و تیروئید ترشح می‌شوند.

میزان مناسب کلسیم برای هر فرد

متوسط میزان مناسب کلسیم به میلی‌گرم

• نوزادان تا سن ۴ سال = ۴۰۰
• کودکان ۴ تا ۶ سال سن =۷۰۰
• کودکان ۶ تا ۱۰ سال سن = ۸۰۰
• مردان نوجوان و بالغ = ۸۶۰ الی ۱۲۰۰
• زنان نوجوان و بالغ = ۱۰۰۰
• زنان حامله= ۱۳۰۰
• زنان شیرده = ۱۳۰۰

در صورت وجود بیماری‌های همراه مانند بیماری روماتیسمی یا مصرف بعضی از داروها مانند کورتیکواستروئیدها نیاز به کلسیم و ویتامین دی افزایش می‌یابد که دوز مورد نیاز باید با نظر پزشک معالج تعیین شود.

مصرف میزان مناسب کلسیم در رژیم روزانه غذایی و همچنین انجام ورزش‌هایی مانند قدم زدن و دویدن و آئروبیک مخصوصاً در سنین جوانی بهترین روش برای افزایش تراکم و استحکام استخوان‌ها است و از ابتلا به پوکی استخوان جلوگیری می‌کند.

عوارض کمبود کلسیم

عوارض کمبود کلسیم در کودکان بیماری راشیتیسم، در میانسالان استئومالاسی، و در بزرگسالان استئوپروز است. این بیماری‌ها دراثر کمبود ویتامین دی بروز می‌کنند، پس اگر خواستار استخوان‌های محکمی هستید، بهتر است مراقب مصرف ویتامین دی هم باشید. کمبود شدید کلسیم، انقباض شدید عضلات به حالت کزاز را به دنبال دارد که ابتدا به صورت گرفتگی عضلات دیده می‌شود. البته این حالت کمتر رخ می‌دهد و آنچه ما بیشتر از کمبود کلسیم دیده‌ایم، پوک شدن استخوان‌ها در سنین بالا است که برای جلوگیری از آن باید از نوجوانی به فکر خود باشیم.
کلسیم از راه پوست هم به هدر می‌رود و فعالیت زیاد در حرارت بالا و تعرق زیاد، دفع پوستی کلسیم را افزایش می‌دهد. چرا که دراثر بالا رفتن سن، درد استخوان، راحت شکسته شدن و دیر جوش خوردن استخوان‌ها گریبان گیرمان می‌شود. میزان مورد نیاز کلسیم روزانه ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ میلی‌گرم است.
برای جلوگیری از ابتلاء به استئوپروز، باید دریافت کلسیم و ویتامین دی در حد استاندارد باشد. نباید سیگار بکشیم، نباید چای و قهوه بیش از حد مصرف کنیم، نباید دیورتیک (داروهای مدر) بیش از حد مصرف کنیم، باید بیشتر خود را در معرض نور خورشید قرار دهیم تا ویتامین دی در زیر پوست تولید شود. در هر سنی که هستیم ورزش کنیم، چراکه کم‌تحرکی موجب پوکی استخوان‌ها می‌شود.

منابع غذایی

منابع کلسیم در پهنه زمین گسترده بوده و در بسیاری از مناطق، یافت می‌شود. این عنصر در حیات گیاهی و جانوری دارای نقش حیاتی بوده و در استخوان‌ها و دندان‌ها، پوسته تخم‌مرغ، انواع مرجان‌ها و بسیاری از خاک‌ها وجود دارد.

راه ایده‌آل برای دریافت کلسیم، مانند هر ماده مغذی، از مواد غذایی است. محصولات لبنی مانند شیر، پنیر و ماست از بهترین منابع کلسیم هستند. یک فنجان ۸ اونس از ماست ساده با چربی کم حاوی ۴۱۵ میلی‌گرم کلسیم است که بیش از یک سوم توصیه روزانه برای اکثر گروه‌های سنی است. یک لیوان ۸ اونسی شیر بدون چربی، نزدیک به ۳۰۰ میلی‌گرم کلسیم را برای بدن فراهم می‌کند.

غذا، کلسیم در ۱۰۰ گرم
پارمسان (پنیر) = ۱۱۴۰ میلی‌گرم
پودر شیر = ۹۰۹ میلی‌گرم
پنیر سفت بز = ۸۵۹ میلی‌گرم
پنیر چدار = ۷۲۰ میلی‌گرم
ارده = ۴۲۷ میلی‌گرم
شیرهٔ قند = ۲۷۳ میلی‌گرم
بادام = ۲۳۴ میلی‌گرم
کلم سبز = ۲۳۲ میلی‌گرم
کلم برگ = ۱۵۰ میلی‌گرم
شیر بز = ۱۳۴ میلی‌گرم
کنجد بی‌پوست = ۱۲۵ میلی‌گرم
شیر گاو بی‌چربی = ۱۲۲ میلی‌گرم
ماست شیر کامل = ۱۲۱ میلی‌گرم

مکمل‌های دارویی

چون کلسیم یکی از عناصر ضروری بدن است برای جبران کمبود آن ترکیبات دارویی مختلفی ساخته شده‌است که برخی از آن‌ها عبارت‌اند از:

Film Coated Tablet:Calcium (as Corbonate) 500 mg + Vitamin D 200 IU

Coated Tablet: Calcium (as Carbonate) 500 mg

Tablet: Calcium (as Gluconate) 45 mg

Tablet: Calcium Dobesilate 250 mg

Effervescent Tablet: 500 mg

(Calcium Forte)(Calcium Lactate Gluconate 2.94g +Calcium Carbonate 0.3 g)

کلسیم همچنین در فهرست داروهای ضروری سازمان جهانی بهداشت قرار دارد.

فراوانی

لایه‌های تراورتن در پاموک‌کاله، ترکیه

کلسیم با ۳ درصد، پنجمین عنصر فراوان در پوسته زمین و سومین فلز فراوان پس از آلومینیم و آهن است. همچنین چهارمین عنصر فراوان در ارتفاعات ماه است. رسوبات کربنات کلسیم رسوبی به عنوان بقایای فسیل شده حیات دریایی گذشته به دو شکل، کلسیت رومبوهدرال (شایع‌تر) و آراگونیت ارتورومبیک (که در دریاهای معتدل‌تر تشکیل می‌شوند) وجود دارند. مواد معدنی نوع اول شامل سنگ آهک، دولومیت، سنگ مرمر، گچ و اسپار ایسلند است. بسترهای آراگونیتی باهاما، فلوریدا کیز و حوضه دریای سرخ را تشکیل می‌دهند. مرجان‌ها، صدف‌های دریایی و مرواریدها بیشتر از کربنات کلسیم تشکیل شده‌اند. از دیگر مواد معدنی مهم کلسیم می‌توان به گچ (CaSO ₄ · 2H ₂ O)، انیدریت (CaSO ₄)، فلوریت (CaF ₂) و آپاتیت ([Ca ₅ ( PO ₄ ) ₃ F] اشاره کرد.

کلرید کلسیم در حدی به گستردگی ۰٫۱۵ درصد در آب دریا وجود دارد. آهک (کلسیم اکسید) مادهٔ شناخته شده‌ای است که از دیرباز در یونان باستان از آن به عنوان ملات در ساختمان‌ها استفاده می‌شده‌است. کلسیم در ترکیب پوسته زمین به مقدار ۳۶۳۰۰ گرم در تن وجود دارد این عنصر به حالت آزاد یافت نمی‌شود، بلکه به شکل ترکیب‌های مختلف در کانی‌ها و به صورت محلول در ساختمان جانوران و گیاهان شرکت می‌کند.

ترکیبات مهم حاوی کلسیم

گچ، آهک، کلرور کلسیم، کلسیم نیترات، کلسیم آسکوربات، کلسیم کلرید، کلسیم سولفات، نیرات آمونیوم کلسیم، کلسیم کربنات، کلسیم گلوتانات، کلسیم لاکتات، کلسیم لاکتات گلوکنات، کلسیم سیلیکات، دولومیت و آپاتیت

شناسایی، تولید و استخراج

در صنعت، فلز کلسیم را می‌توان از الکترولیز کلسیم کلرید و مخلوط فلوئورید و پتاسیم کلرید تهیه نمود. در این روش، از صفحه‌های زغالی به عنوان آند و از میله‌های آهن به عنوان کاتد استفاده می‌شود. در مقیاسی کوچک‌تر می‌توان آهک را با فلز آلومینیم در خلأ احیا نموده و متعاقب آن، عمل را به‌منظور بازیافت فلز کلسیم ادامه داد. به‌علاوه کلسیم کلرید که عبارت از یک ماده اولیه است را می‌توان یا به‌وسیله اثر هیدروکلریک اسید بر ماده معدنی کربناته یا به عنوان ضایعات در فرایند solvay تهیه کرد.

از نظر کیفی، وجود کلسیم را می‌توان به‌وسیله تشکیل کربنات نامحلول آن، یا به‌وسیله مشتعل نمودن آن شعله یک مشعل که ایجاد رنگ قرمز درخشان می‌نماید، تشخیص داد. از نظر کمی، کلسیم را بعد از جداکردن از سایر فلزهای قلیایی خاکی، به روش‌های کرومات- سولفات یا اتر- الکل، از آمونیوم، اگزالات استفاده می‌کنند که کلسیم به شکل کلسیم اگزالات رسوب نموده و سپس این رسوب را توزین می‌نمایند. اگزالات مورد نظر را نیز یا می‌توان به‌وسیله اشتعال به اکسید یا با استفاده از محلول‌های استاندارد شده پتاسیم پرمنگنات اکسیده نمود.

تولیدکنندگان عمده

تولیدکنندگان عمدهٔ کلسیم، چین (حدود ۱۰۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰ تن در سال)، روسیه (حدود ۶۰۰۰ تا ۸۰۰۰ تن در سال) و ایالات متحده (حدود ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ تن در سال) هستند. کانادا و فرانسه نیز در میان تولیدکنندگان جزئی هستند. در سال ۲۰۰۵، حدود ۲۴۰۰۰ تن کلسیم تولید شد. حدود نیمی از کلسیم استخراج شدهٔ جهان توسط ایالات متحده استفاده می‌شود.

کلسیم و گیاهان

همچنین ببینید: کلسیم در زیست‌شناسی

نقش کلسیم در گیاه

کلسیم جزء ساختمانی و ثابت کلیه گیاهان بوده و به صورت‌های جزء ساختمانی و یون فیزیولوژیکی توامان یافت می‌شود. یون کلسیم قادر است اثرات سمی یون‌های پتاسیم، سدیم و منیزیم را بی‌اثر نماید. کلسیم به دلیل وجود در خاک قادر است بر قلیائی کردن آن اثر کرده و متعاقب آن در رویش گیاهان تأثیر داشته باشد. درون گیاه، کلسیم بیشتر به صورت پکتات کلسیم، در دیواره یاخته‌ها، یافت می‌شود؛ و کارش متصل ساختن یاخته‌ها به هم است. این ماده، به علت غیرقابل انتقال بودنش درون بافت‌ها، باید پیوسته در دسترس گیاه قرار گیرد، کمبود کلسیم باعث کمبود رشد و همچنین لوله شدن برگ‌ها و قهوه‌ای رنگ شدن ریشه‌ها می‌گردد. در گوجه‌فرنگی، کمبود کلسیم باعث گندیدگی ته میوه می‌شود. در سیب، وجود آن مایه سختی بافت‌های میوه شده، به عمر پس از برداشت آن می‌افزاید و کمبودش باعث آسیب پوستی می‌گردد. گرچه میزان کلسیم، اغلب در خاک‌ها به مراتب از پتاسیم کمتر است ولی بر عکس پتاسیم، قابلیت جذب آن برای گیاه خیلی زیادتر است. کمبود کلسیم را می‌توان با اضافه کردن آهک به خاک بر طرف ساخت، البته باید در نظر داشت که آهک واکنش خاک را نیز بالا می‌برد. سوپر فسفات نیز حاوی مقدار زیادی کلسیم است. همچنین برای رفع کمبود کلسیم می‌توان گیاهان را با کلرور کلسیم یا کلسیم نیترات محلول‌پاشی کرد.

کلسیم به عنوان رابط بین سلول‌های گیاهی است. در ساختمان تیغه میانی سلول‌ها و بافت گیاهی در ترکیبی به نام پکتات کلسیم وجود دارد و تا زمانی که مقدار آن به اندازه کافی باشد از تخریب دیواره پکتینی جلوگیری می‌شود. این عنصر در فعل و انفعالات آنزیمی نیز شرکت می‌کند. کلسیم در توازن آنیون‌ها و کاتیون‌ها نقش دارد. و در نفوذپذیری غشای سلول‌ها تأثیر دارد. مقدار جذب کلسیم به نفوذپذیری غشای سلولی گونه‌های گیاهی بستگی دارد. میوه‌هایی که کلسیم بالایی دارند بهتر می‌توانند حمل و نقل شوند. حداقل ۶۰ درصد کلسیم در گیاهان در دیواره سلولی قرار دارد. کلسیم موجود در دیواره سلولی از سلول‌ها در مقابل میکروب‌هایی که تلاش دارند با شکستن دیواره وارد سلول شوند محافظت می‌کند. همچنین کلسیم باعث انقباض سطوح غشاء سلولی می‌شود که در نتیجه سلول آب کمتری از دست می‌دهد.

انتقال و جذب کلسیم در گیاه

کلسیم، یک عنصر غیر متحرک است که با حرکت آب در فرایند تعرق جابه‌جا می‌شود. به این خاطر که این ماده در درون بافت‌ها انتقالش به کندی است بنابراین باید به صورت پیوسته در دسترس گیاه قرار بگیرد. کلسیم از برگ‌های پیر به برگ‌های جدید و نوک ساقه انتقال نمی‌یابد و مقدار آن در آوندهای آبکش کمتر بوده و علت این هم احتمالاً به دلیل رسوب کلسیم به صورت فسفات کلسیم است. کلسیم به صورت یون دوظرفیتی در خاک جذب می‌شود.

علائم کمبود کلسیم در گیاهان

کمبود کلسیم موجب کاهش رشد و همچنین لوله شدن برگ‌ها و قهوه‌ای شدن ریشه‌ها می‌شود. در گوجه‌فرنگی، کمبود کلسیم موجب پوسیدگی ته میوه می‌شود. در سیب کمبود کلسیم باعث کاهش استحکام میوه‌ها و عمر انبار داری کاهش می‌یابد. در صورتی که گیاه با کمبود کلسیم مواجه شود برگ‌ها بد شکل و پیچیده می‌شوند و به طرف پایین خم و به رنگ زرد درآمده و همچنین این گیاهان اندازه کوچکی داشته و گل‌ها و گلبرگ‌های آن‌ها ریزش می‌کند. همچنین مصرف کودهای ازته فراوان و هرس شدید، تأثیر مضاعفی بر کمبود کلسیم می‌گذارند. نسبت ازت به کلسیم (N/Ca) در میوه بایستی در حدود ۱۰ باشد و زمانی که این نسبت برقرار باشد تقریباً هیچ عارضه‌ای مخصوصاً عوارض فیزیولوژیک (لکه تلخ، آردی شدن، پوکیدگی، اسکالد، آبکیزیدگی و …..) مطرح نیست.

دیگر علائم کمبود کلسیم در گیاهان:

• نکروز شدن نوک و حاشیه برگ‌ها
• غیرعادی شدن شکل میوه‌ها
• تغییر شکل برگ‌ها (تا خوردگی لبه برگ به سمت بالا)
• اختلال در سیستم مریستمی ریشه
• کاهش خاصیت انبار مانی
• سیاه شدن گلگاه
• چوب پنبه‌ای شدن میوه‌ها
• سرمازدگی گیاه و میوه‌ها
• کاهش عمر میوه‌ها و گل‌های زینتی
• کاهش مقاومت به بیماری‌ها

سمیت (بیشبود) کلسیم در گیاهان

مقدار اضافی کلسیم در خاک می‌تواند جذب سایر مواد مغذی مانند فسفر، پتاسیم، منیزیم، بور، مس، آهن یا روی را کاهش دهد و منجر به کمبود این مواد مغذی شود؛ بنابراین استفاده بیش از حد از کود کلسیم به‌خصوص در خاک‌های قلیایی منجر به سمیت این عنصر برای گیاهان می‌شود.

نقش‌های متابولیکی کلسیم

رشد ریشه و شاخه.

افزایش مقاومت دیواره سلولی؛ کلسیم به شکل پکتات کلسیم وظیفه حفظ دیواره‌های سلولی گیاهان را بر عهده دارد.

فعال سازی آنزیم‌ها و خنثی کردن اسیدهای آلی در گیاهان.

افزایش کیفیت میوه.

کلسیم به عنوان یک اصلاح کننده خاک به حفظ تعادل شیمیایی خاک کمک می‌کند.

باعث کاهش شوری خاک شده و نفوذ آب را نیز بهبود می‌بخشد.

یکی از مهم‌ترین اثرات کلسیم در تنظیم فعالیت تنفسی گیاه است، میوه حاوی کلسیم کم، سرعت تنفس خیلی بالایی دارد، یعنی تنفس با غلظت کلسیم نسبت عکس دارد.

کاربرد کلسیم در خاک از طریق کاهش اسیدیته خاک اثرات غیرمستقیم دیگری نیز در رشد گیاه دارد، مثلاً باعث می‌شود که مواد مغذی بیشتری در دسترس گیاه قرار بگیرد و عناصر سمی مانند آلومینیوم کمتر در خاک محلول باشد.

کلسیم باعث بهبود صفات فیزیکی و شیمیایی میوه در محصولات باغبانی می‌شود. در محصولاتی که کمبود کلسیم داشته باشند تنفس به میزان زیادی افزایش پیدا می‌کند که باعث کاهش ذخیره کربوهیدرات می‌شود و عمر محصول برداشت شده کاهش می‌یابد. میوه‌هایی که ترکیبات کلسیمی محلول پاشی می‌شوند از کیفیت و عمر انبار داری بالاتری برخوردارند.

زمان مصرف کودهای کلسیمی

در مزارع گوجه‌فرنگی، هندوانه، توت‌فرنگی و در باغات درختان میوه برای افزایش کیفیت محصولات از محلول‌پاشی کودهای کلسیمی استفاده می‌کنند، کودهایی از جمله کلرور کلسیم و نیترات کلسیم از بهترین کودهایی هستند که برای محلول پاشی استفاده می‌شوند. کلرور کلسیم نسبت به نیترات کلسیم کاربرد و مزیت بیشتری دارد چون با مصرف نیترات کلسیم نسبت نیتروژن به کلسیم N/Ca افزایش می‌یابد در میوه‌ها و در این حالت ماندگاری میوه‌هایی همچون سیب کاهش می‌یابد.

جستارهای وابسته

• فهرست منابع غذایی حاوی کلسیم