العدد الذري 20 · فلز قلوي ترابي
كالسيوم Ca
أسماء أخرى: Calcium
الكالسيوم فلز ترابي قلوي نشط، وخامس أوفر العناصر في القشرة الأرضية، ويوجد في الحجر الجيري والرخام والطباشير والجبس. وهو أوفر الفلزات في جسم الإنسان، يبني العظام والأسنان ويحمل الإشارات التي تجعل العضلات تنقبض والدم يتخثر.
الخصائص الرئيسية
| العدد الذري | 20 |
|---|---|
| الكتلة الذرية | 40.078 (الكتلة الذرية القياسية المختصرة وفق CIAAW 2024) |
| الفئة | فلز قلوي ترابي |
| المجموعة | 2 |
| الدورة | 4 |
| الفئة المدارية | s |
| الحالة (25 °C، 1 atm) | صلب |
| درجة الانصهار | 1115 K (841.9 °C) |
| درجة الغليان | 1757 K (1483.8 °C) |
| الكثافة | 1.54 g/cm³ |
| السالبية الكهربائية (باولنغ) | 1 |
| نصف القطر الذري (فان دير فالس) | 231 pm |
| طاقة التأين الأولى | 6.113 eV |
| الألفة الإلكترونية | — |
| حالات الأكسدة | +2 |
| سنة الاكتشاف | 1808 |
التوزيع الإلكتروني
- مختصر
- [Ar]4s2
- كامل
- 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
- الإلكترونات في كل غلاف
- 2 · 8 · 8 · 2
مخطط المدارات
الموقع في الجدول
الاكتشاف
استُخدمت مركبات الكالسيوم منذ عصور ما قبل التاريخ. فحرق الحجر الجيري ينتج الجير الذي استخدمه المصريون واليونانيون والرومان القدماء في الجص والملاط، واعتمدت الخرسانة الرومانية على الجير الممزوج بالرماد البركاني. واستُخدم جص الجبس في المباني المصرية، واستُعمل الطباشير طويلًا للرسم والكتابة.
لم يكن الجير يتفكك بالحرارة ولا بالكيماويات، وأدرجه لافوازييه بين «الأتربة». وفي عام 1808 حلّل همفري ديفي كهربائيًا، بناءً على طريقة اقترحها يونس ياكوب برزيليوس وماغنوس بونتين، خليطًا من الجير وأكسيد الزئبق فكوّن ملغم الكالسيوم، ثم قطّر الزئبق فبقيت كمية صغيرة من فلز الكالسيوم. ولم يُنتج الكالسيوم النقي بكميات أكبر إلا في أوائل القرن العشرين.
أصل التسمية
اشتق ديفي الاسم من اللاتينية calx (وصيغة الإضافة calcis) ومعناها الجير أو الحجر الجيري. ويظهر الجذر نفسه في كلمة calculate (يحسب)، نسبة إلى الحصى الصغيرة التي كانت تُستخدم للعد. والرمز Ca.
أهم الاستخدامات
- البناء: الحجر الجيري والجير والإسمنت، وكلها مركبات للكالسيوم، من أكثر المواد استخدامًا على الأرض.
- صناعة الفولاذ: يزيل الجير شوائب مثل الفسفور والكبريت، ويُضاف فلز الكالسيوم لنزع الأكسجين من الفولاذ وتنقيته.
- إنتاج الفلزات: يختزل فلز الكالسيوم أكاسيد أو فلوريدات فلزات مثل اليورانيوم والثوريوم.
- الحشوات والجص: تملأ كربونات الكالسيوم الورق والبلاستيك ومعجون الأسنان، ويصنع الجبس ألواح الجبس.
- البطاريات والسبائك: تقوّي كميات صغيرة من الكالسيوم الشبكات الرصاصية في بعض بطاريات الرصاص الحمضية.
النظائر
للكالسيوم ستة نظائر طبيعية. يشكّل الكالسيوم-40 نحو 97 في المئة، والكالسيوم-42 والكالسيوم-43 والكالسيوم-44 والكالسيوم-46 مستقرة، أما الكالسيوم-48 فطويل العمر إلى حد أنه يسلك سلوك النظير المستقر. وللكالسيوم-48 نواة غنية بالنيوترونات على نحو غير معتاد ومستقرة بشكل خاص، واستُخدمت حُزمه لتخليق العناصر فائقة الثقل من 114 إلى 118. ويُدرس الكالسيوم-41 المشع (عمر النصف نحو 100,000 سنة) لتأريخ العظام، ويُستخدم الكالسيوم-45 (نحو 163 يومًا) متتبِّعًا في علم الأحياء.
في الحياة اليومية
يحتوي جسم الإنسان البالغ على نحو كيلوغرام من الكالسيوم، 99 في المئة منه تقريبًا في العظام والأسنان. ويعمل الباقي رسولًا داخل الخلايا، فيطلق انقباض العضلات والإشارات العصبية وتخثر الدم. ومنتجات الألبان والتوفو والأسماك الصغيرة التي تؤكل بعظامها والخضروات الورقية مصادر جيدة له، ويساعد فيتامين D الجسم على امتصاصه.
الماء العسر غني بالكالسيوم ويترك الترسبات الكلسية في الغلايات، وأكثر أنواع حصى الكلى شيوعًا هو أكسالات الكالسيوم.
هل تعلم؟
- ينصهر فلز الكالسيوم عند نحو 1,115 K (842 °C)، ويتفاعل ببطء مع الماء محررًا الهيدروجين.
- تعطي أملاح الكالسيوم اللهب لونًا يتراوح بين الأحمر الآجري والبرتقالي.
- منحدرات دوفر البيضاء مصنوعة من الطباشير، أي هياكل كربونات الكالسيوم لطحالب بحرية دقيقة.
المجموعة نفسها (2)
مصادر البيانات · الخصائص: PubChem Periodic Table (بيانات عامة من NIH/NLM الأمريكية) · الكتل الذرية: الكتل الذرية القياسية المختصرة CIAAW 2024 · الأسماء: Wikidata (CC0)، والأسماء الكورية وفق الجمعية الكيميائية الكورية. تاريخ الاسترجاع 2026-09-23.