Cálcio (Ca)

O cálcio, um metal alcalinoterroso do quarto período e de número atômico 20, é um dos mais abundantes elementos da crosta terrestre. Seus compostos, como a cal (CaO), cal hidratada (Ca(OH)₂) e calcário (CaCO₃), são largamente utilizados por diversos setores da economia. As principais fontes minerais de cálcio são a dolomita, a gipsita, o calcário e a fluorita.

O cálcio foi descoberto em 1808 por sir Humphry Davy. Contudo, sua utilização já era difundida por antigas civilizações, que o utilizavam na construção civil (para a confecção de argamassa), assim como no tratamento de fraturas (gesso). Atualmente, esses usos ainda se mantêm, sem contar que o cálcio é essencial para a saúde de nossos ossos. Sua deficiência pode levar a uma doença conhecida como osteoporose.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre o cálcio
• 2 - Propriedades do cálcio
• 3 - Características do cálcio
• 4 - Onde o cálcio pode ser encontrado?
• 5 - Obtenção do cálcio
• 6 - Aplicações do cálcio
• 7 - Papel biológico do cálcio
• 8 - História do cálcio

Resumo sobre o cálcio

• O cálcio é um metal alcalinoterroso localizado no quarto período da Tabela Periódica.

• Na forma metálica, possui coloração acinzentada.

• É um metal quebradiço, além de ser facilmente oxidado.

• Suas principais fontes minerais são a dolomita, a gipsita, o calcário e a fluorita, além de ser encontrado em mares e oceanos.

• Sua principal aplicação está na indústria de construção civil, por conta da argamassa e do gesso.

• O cálcio está presente na constituição dos ossos e dentes, e sua deficiência pode gerar algumas doenças, como a osteoporose.

• Foi descoberto em 1808 por sir Humphry Davy.

Propriedades do cálcio

• Símbolo: Ca.

• Número atômico: 20.

• Massa atômica: 40,078(4) u.m.a.

• Eletronegatividade: 1,0.

• Ponto de fusão: 842 °C.

• Ponto de ebulição: 1484 °C.

• Distribuição eletrônica: [Ar] 4s².

• Série Química: metal alcalinoterroso, grupo 2.

Características do cálcio

O cálcio, em sua forma metálica, apresenta coloração acinzentada, sendo macio, maleável, dúctil e um poco quebradiço. Em contato com o ar, sofre oxidação, e sua superfície brilhante acaba se tornando turva rapidamente, pois há a formação de uma camada esbranquiçada.

O comportamento químico do cálcio remete a outros dois metais alcalinos: o estrôncio e o bário. Por exemplo, ele é capaz de reagir com a água e com ácidos, produzindo gás hidrogênio, além de ser diluído em amônia líquida, NH₃ (l), produzindo soluções azuis. Quando queimado, gera uma chama de coloração amarelo-avermelhada, com a formação de seu óxido, CaO.

Como todos os elementos do grupo 2, o cálcio, quando aquecido, reage com O₂, N₂, enxofre (S₈) e os halogênios (grupo 17).

2 Ca + O₂ → 2 CaO

3 Ca + N₂ → Ca₃N₂

8 Ca + S₈ → 8 CaS

Ca + X₂ → CaX₂ (X = F, Cl, Br ou I)

Onde o cálcio pode ser encontrado?

O cálcio é o quinto elemento mais abundante da crosta terrestre, com um teor mássico na faixa dos 3%. Além de estar dissolvido amplamente nos mares e oceanos, por meio de sais dissolvidos, o cálcio pode ser extraído de dolomita (CaCO₃.MgCO₃), calcário (CaCO₃), gipsita (CaSO₄.2H₂O) e fluorita (CaF₂). Há também a apatita, um fluorfosfato ou clorofosfato de cálcio.

Obtenção do cálcio

A obtenção do cálcio metálico ocorre da mesma forma de boa parte dos metais: por eletrólise ígnea. No caso, ele é obtido por meio da eletrólise do cloreto de cálcio, CaCl₂, fundido. Nesse meio, é comum a adição de fluoreto de cálcio, CaF₂, de modo que o ponto de fusão seja menor, diminuindo os custos energéticos do processo.

Também é comum que o cálcio metálico seja obtido pela fusão da cal (CaO) com alumínio metálico.

Aplicações do cálcio

O cálcio metálico é um bom agente redutor, sendo utilizado na obtenção de alguns metais, como tório, urânio e zircônio. Também pode entrar na composição de ligas metálicas de berílio, alumínio e magnésio.

Porém, algo que não pode ser negado é que o uso dos compostos de cálcio supera (e muito) o uso do cálcio metálico. O óxido de cálcio, CaO, também conhecido como cal, cal viva ou cal virgem, é um dos compostos alcalinos mais baratos e disponíveis para a indústria. É obtido a partir da calcinação (ou decomposição térmica) do calcário (CaCO₃):

CaCO₃ → CaO + CO₂

CaO, misturado com areia, endurece e produz a argamassa, substância essencial para a indústria de construção. O gesso também pode ser produzido a partir da cal, ao reagir com o dióxido de carbono presente no ar.

O CaCO₃ e o Ca(OH)₂ têm papel importante do ponto de vista ecológico, uma vez que são utilizados para dessulfurização, um processo que objetiva a diminuição da emissão do gás SO₂, conhecido poluente e intensificador da acidez da chuva. Nas indústrias, é comum passar o gás por absorvedores que contenham o carbonato de cálcio ou o hidróxido de cálcio em sua constituição.

Compostos de cálcio também são importantes para a indústria de vidro. A maioria dos vidros comercializados possui cerca de 11% em massa de CaO. Outro composto de cálcio muito utilizado é o CaF₂, que é utilizado para a construção de prismas de aparelhos de espectrofotometria. O CaF₂ também é muito importante na indústria, pois é dele que é feito o ácido fluorídrico, HF.

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Papel biológico do cálcio

Quando se fala em cálcio, pensa-se em ossos. Isso porque ele é vital para o crescimento e manutenção dos ossos e também dos dentes, além de auxiliar na coagulação do sangue e na contração muscular.

A vitamina D é a responsável pela absorção do cálcio para o nosso organismo. Nutricionalmente, é possível obter cálcio por meio de dietas diárias que incluam vegetais verdes, leite e seus derivados e peixe, por exemplo. O Sol também é uma importante fonte de cálcio para nós.

Uma dieta pobre em cálcio faz com que o organismo recorra aos ossos para suprir a sua necessidade metabólica, enfraquecendo-os e podendo chegar ao que conhecemos como osteoporose. Outras complicações associadas à deficiência de cálcio são os problemas cardíacos, raquitismo, problemas renais (como cálculos) e má dentição.

História do cálcio

Muito antes da humanidade saber o que de fato era o metal cálcio, os seus compostos já eram amplamente utilizados. Por exemplo, no século I d.C., os romanos já preparavam a cal (óxido de cálcio), enquanto em 975 d.C. o gipso desidratado (gesso, CaSO₄) já era citado na literatura para demonstrar sua função de tratamento de pernas e braços quebrados. Aliás, o gesso e a cal já eram utilizados para a fabricação de argamassas para revestimento e fixação de tijolos.

O cálcio como elemento só foi descoberto em 1808, por sir Humphry Davy, um químico inglês. Sir Davy era grande entusiasta das técnicas de eletrólise e, graças a ela, conseguiu descobrir diversos elementos da Tabela Periódica.

No caso do cálcio, o químico inglês já sabia que Jacob Berzelius e Magnus af Pontin já tinham conseguido preparar uma amálgama de cálcio por meio da eletrólise do óxido de cálcio.

Sir Davy então conseguiu a obtenção do cálcio, embora impuro, por meio da eletrólise do CaO e do HgO. O cálcio só foi obtido de forma pura posteriormente, por meio da eletrólise do iodeto de cálcio (CaI₂) realizada por Henri Moissan. A palavra cálcio vem do latim calx, que significa cal.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química