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].
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].
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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].
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Organismos marinhos são grandes consumidores de cálcio
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 (CaSO4?2H2O) 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].
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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].
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.
Referências
[1] - Gray T. Os elementos, uma exploração visual dos átomos conhecidos no universo. 1.ed. Blucher. 2011.
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.
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