칼슘 Ca

발견의 역사

칼슘 화합물은 선사 시대부터 쓰였다. 석회암을 구우면 생석회가 되는데, 고대 이집트·그리스·로마 사람들은 이를 회반죽과 모르타르에 썼다. 로마 콘크리트는 석회에 화산재를 섞어 만들었다. 이집트 건축에는 석고 회반죽이 쓰였고, 백악은 오래전부터 그림과 글씨에 쓰였다.

석회는 열이나 화학 약품으로 분해되지 않아 라부아지에는 이를 '흙' 가운데 하나로 분류했다. 1808년 험프리 데이비는 옌스 야코브 베르셀리우스와 망누스 폰틴이 제안한 방법을 바탕으로 석회와 산화 수은의 혼합물을 전기 분해해 칼슘 아말감을 만들고, 수은을 증류해 날려 소량의 금속 칼슘을 얻었다. 순수한 칼슘을 많은 양으로 생산하게 된 것은 20세기 초에 이르러서다.

이름의 유래

데이비는 석회·석회석을 뜻하는 라틴어 calx(속격 calcis)에서 이름을 지었다. 옛날 셈을 할 때 쓰던 작은 돌에서 나온 '계산하다(calculate)'라는 말도 같은 어근이다. 원소 기호는 Ca이며, 한국어 '칼슘'은 소리대로 옮긴 이름이다.

주요 용도

• 건설: 석회석·석회·시멘트는 모두 칼슘 화합물로, 지구에서 가장 많이 쓰이는 재료에 속한다.
• 제강: 석회는 인·황 같은 불순물을 제거하고, 금속 칼슘은 강철의 탈산과 정련에 첨가된다.
• 금속 생산: 금속 칼슘은 우라늄·토륨 같은 금속의 산화물이나 플루오린화물을 환원한다.
• 충전재·석고: 탄산 칼슘은 종이·플라스틱·치약의 충전재로, 석고는 석고보드로 쓰인다.
• 전지·합금: 일부 납축전지의 납 격자에 칼슘을 조금 넣어 강도를 높인다.

동위원소

칼슘에는 자연 동위원소가 여섯 가지 있다. 칼슘-40이 약 97%를 차지하고, 칼슘-42·43·44·46은 안정하며, 칼슘-48은 수명이 워낙 길어 사실상 안정하다. 칼슘-48은 중성자가 유난히 많으면서도 특히 안정한 원자핵을 가져, 칼슘-48 빔으로 114번부터 118번까지의 초중량 원소를 만들었다. 방사성 칼슘-41(반감기 약 10만 년)은 뼈의 연대 측정 연구에, 칼슘-45(약 163일)는 생물학 추적자로 쓰인다.

생활 속 원소

성인의 몸에는 약 1 kg의 칼슘이 있으며, 그 99%가 뼈와 치아에 있다. 나머지는 세포 안의 신호 전달자로 일하며 근육 수축, 신경 신호, 혈액 응고를 일으킨다. 유제품·두부·뼈째 먹는 작은 생선·녹색 잎채소가 좋은 공급원이고, 비타민 D는 칼슘 흡수를 돕는다.

센물(경수)에는 칼슘이 많아 주전자에 물때(석회질)가 끼며, 가장 흔한 신장 결석은 옥살산 칼슘이다.