कैल्शियम

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Calcium
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कैल्शियम (Calcium) एक रासायनिक तत्व है; इसका प्रतीक Ca और परमाणु क्रमांक 20 है। एक क्षारीय पार्थिव धातु के रूप में, कैल्शियम एक प्रतिक्रियाशील धातु है जो हवा के संपर्क में आने पर एक गहरे ऑक्साइड-नाइट्राइड की परत बनाती है। इसके भौतिक और रासायनिक गुण इसके भारी समजातीय तत्वों स्ट्रोंटियम और बेरियम से सबसे अधिक मिलते-जुलते हैं। यह पृथ्वी कीपपड़ी में पाँचवाँ सबसे प्रचुर तत्व है, और आयरन तथा एल्युमीनियम के बाद तीसरी सबसे प्रचुर धातु है। पृथ्वी पर सबसे आम कैल्शियम यौगिक कैल्शियम कार्बोनेट है, जो चूना पत्थर और शुरुआती समुद्री जीवन के जीवाश्मों में पाया जाता है; जिप्सम, एनहाइड्राइट, फ्लुओराइट और एपैटाइट भी कैल्शियम के स्रोत हैं। इसका नाम लैटिन शब्द calx (जिसका अर्थ "चूना" है) से आया है, जिसे चूना पत्थर को गर्म करके प्राप्त किया जाता था।

कुछ कैल्शियम यौगिक प्राचीन काल से ज्ञात थे, हालांकि सत्रहवीं शताब्दी तक उनके रसायन विज्ञान को नहीं समझा गया था। शुद्ध कैल्शियम को 1808 में हम्फ्री डेवी द्वारा इसके ऑक्साइड के इलेक्ट्रोलाइट्स के माध्यम से अलग किया गया था, जिन्होंने इस तत्व का नामकरण किया था। कैल्शियम यौगिकों का उपयोग कई उद्योगों में व्यापक रूप से किया जाता है: खाद्य पदार्थों और फार्मास्यूटिकल्स में कैल्शियम सप्लीमेंट के रूप में, कागज उद्योग में ब्लीच के रूप में, सीमेंट और विद्युत इंसुलेटर में घटकों के रूप में, और साबुन के निर्माण में। दूसरी ओर, शुद्ध रूप में धातु की इसकी उच्च प्रतिक्रियाशीलता के कारण बहुत कम अनुप्रयोग हैं; फिर भी, कम मात्रा में इसका उपयोग अक्सर इस्पात निर्माण में एक मिश्र धातु घटक के रूप में किया जाता है, और कभी-कभी, कैल्शियम-लेड मिश्र धातु के रूप में, ऑटोमोटिव बैटरी बनाने में किया जाता है।

कैल्शियम मानव शरीर में सबसे प्रचुर धातु और पाँचवाँ सबसे प्रचुर तत्व है।[1] इलेक्ट्रोलाइट्स के रूप में, कैल्शियम आयन (Ca2+) जीवों और कोशिकाओं की शारीरिक और जैविक रासायनिक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं: संकेत पारण (signal transduction) मार्गों में जहाँ वे द्वितीयक संदेशवाहक के रूप में कार्य करते हैं; न्यूरॉन्स से न्यूरोट्रांसमीटर के निकलने में; सभी पेशी कोशिका प्रकारों के संकुचन में; कई एंजाइमों में सहकारक के रूप में; और निषेचन में।[1] कोशिकाओं के बाहर कैल्शियम आयन उत्तेजक कोशिका झिल्ली के पार विभव अंतर को बनाए रखने, प्रोटीन संश्लेषण और हड्डियों के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण हैं।[1][2]

विशेषताएं

वर्गीकरण

कैल्शियम एक बहुत ही तन्य, चांदी जैसी धातु है (जिसे कभी-कभी हल्के पीले रंग के रूप में वर्णित किया जाता है) जिसके गुण इसके समूह के भारी तत्वों, स्ट्रोंटियम, बेरियम और रेडियम के समान हैं। एक कैल्शियम परमाणु में 20 इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिसका इलेक्ट्रॉन विन्यास [Ar]4s2 है। आवर्त सारणी के समूह 2 के अन्य तत्वों की तरह, कैल्शियम के सबसे बाहरी s-ऑर्बिटल में दो संयोजी इलेक्ट्रॉन होते हैं, जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं में एक स्थिर नोबल गैस (इस मामले में आर्गन) के स्थिर इलेक्ट्रॉन विन्यास के साथ एक द्वि-धनात्मक आयन बनाने के लिए बहुत आसानी से निकल जाते हैं।(Greenwood, Earnshaw, 1997, pp. 112-13)

इसलिए, कैल्शियम अपने यौगिकों में लगभग हमेशा डाइवेलेंट होता है, जो आमतौर पर आयनिक होते हैं। कैल्शियम के काल्पनिक एकसंयोजक (univalent) लवण अपने तत्वों के संबंध में स्थिर होंगे, लेकिन द्वि-संयोजक लवणों और कैल्शियम धातु में असमानुपातीकरण (disproportionation) के संबंध में स्थिर नहीं होंगे, क्योंकि MX2 की संभवन एंथैल्पी काल्पनिक MX की तुलना में बहुत अधिक होती है। यह काल्पनिक Ca+ धनायन की तुलना में अधिक आवेशित Ca2+ धनायन द्वारा प्रदान की जाने वाली बहुत अधिक लैटिस एनर्जी के कारण होता है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, pp. 112-13)

कैल्शियम, स्ट्रोंटियम, बेरियम और रेडियम को हमेशा क्षारीय पार्थिव धातु माना जाता है; आवर्त सारणी के समूह 2 में हल्के बेरिलियम और मैग्नीशियम को भी अक्सर शामिल किया जाता है। फिर भी, बेरिलियम और मैग्नीशियम अपने भौतिक और रासायनिक व्यवहार में समूह के अन्य सदस्यों से काफी भिन्न होते हैं: वे क्रमशः एल्युमीनियम और जिंक की तरह अधिक व्यवहार करते हैं और उनमें संक्रमण-ोत्तर धातुओं का कुछ कमजोर धातु चरित्र होता है, यही कारण है कि "क्षारीय पार्थिव धातु" शब्द की पारंपरिक परिभाषा उन्हें बाहर रखती है।[3]

भौतिक गुण

कैल्शियम धातु 842 °C पर पिघलती है और 1494 °C पर उबलती है; ये मान पड़ोसी समूह 2 की धातुओं मैग्नीशियम और स्ट्रोंटियम की तुलना में अधिक हैं। यह स्ट्रोंटियम और बेरियम की तरह फेस-सेंटर्ड क्यूबिक व्यवस्था में क्रिस्टलीकृत होती है; 443 C से ऊपर, यह बॉडी-सेंटर्ड क्यूबिक में बदल जाती है।[4] इसका घनत्व 1.526 g/cm3 (20 °C पर) इसके समूह में सबसे कम है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, pp. 112-13)

कैल्शियम लेड से कठिन है लेकिन इसे मेहनत से चाकू से काटा जा सकता है। हालांकि कैल्शियम आयतन के हिसाब से कॉपर या एल्युमीनियम की तुलना में बिजली का कम चालक है, लेकिन इसके बहुत कम घनत्व के कारण यह द्रव्यमान के हिसाब से दोनों की तुलना में बेहतर चालक है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, p. 484) हालांकि अधिकांश स्थलीय अनुप्रयोगों के लिए एक चालक के रूप में कैल्शियम अव्यवहारिक है क्योंकि यह वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ जल्दी प्रतिक्रिया करता है, अंतरिक्ष में इसके उपयोग पर विचार किया गया है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, p. 484)

रासायनिक गुण

कैल्शियम का रसायन एक विशिष्ट भारी क्षारीय पार्थिव धातु का रसायन है। उदाहरण के लिए, कैल्शियम मैग्नीशियम की तुलना में अधिक तेज़ी से लेकिन स्ट्रोंटियम की तुलना में कम तेज़ी से कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड और हाइड्रोजन गैस का उत्पादन करने के लिए पानी के साथ सहजता से प्रतिक्रिया करता है। यह कैल्शियम ऑक्साइड और कैल्शियम नाइट्राइड का मिश्रण बनाने के लिए हवा में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के साथ भी प्रतिक्रिया करता है।[5] जब बारीक विभाजित किया जाता है, तो यह नाइट्राइड का उत्पादन करने के लिए हवा में स्वतः जल जाता है। थोक कैल्शियम कम प्रतिक्रियाशील होता है: यह नम हवा में जल्दी से एक जलयोजन कोटिंग बनाता है, लेकिन 30% आपेक्षिक आर्द्रता से नीचे इसे कमरे के तापमान पर अनिश्चित काल तक संग्रहीत किया जा सकता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, p. 483)

साधारण ऑक्साइड CaO के अलावा, कैल्शियम पेरोक्साइड, CaO2, ऑक्सीजन के उच्च दबाव के तहत कैल्शियम धातु के सीधे ऑक्सीकरण द्वारा बनाया जा सकता है, और पीले सुपरऑक्साइड Ca(O2)2 के लिए कुछ प्रमाण हैं।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 119) कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड, Ca(OH)2, एक मजबूत आधार है, हालांकि स्ट्रोंटियम, बेरियम या क्षार धातुओं के हाइड्रॉक्साइड जितना मजबूत नहीं है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 121) कैल्शियम के सभी चार डाइहाइलाइड ज्ञात हैं।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 117) कैल्शियम कार्बोनेट (CaCO3) और कैल्शियम सल्फेट (CaSO4) विशेष रूप से प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले खनिज हैं।(Greenwood, Earnshaw, 1997, pp. 122-15) स्ट्रोंटियम और बेरियम की तरह, साथ ही क्षार धातुओं और द्वि-संयोजक लैंथेनाइड यूरोपियम और इटेरबियम, कैल्शियम धातु एक गहरा नीला घोल देने के लिए तरल अमोनिया में सीधे घुल जाती है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 112)

कैल्शियम आयन (Ca2+) के बड़े आकार के कारण, उच्च समन्वय संख्या आम हैं, कुछ इंटरमेटलिक यौगिकों जैसे कि CaZn13 में 24 तक।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 115) कैल्शियम ऑक्सीजन कीलेट जैसे EDTA और पॉलीफॉस्फेट द्वारा आसानी से जटिल होता है, जो विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान में उपयोगी होते हैं और कठोर जल से कैल्शियम आयनों को निकालते हैं। स्टेरिक बाधा की अनुपस्थिति में, छोटे समूह 2 धनायन मजबूत कॉम्प्लेक्स बनाते हैं, लेकिन जब बड़े पॉलीडेंटेट मैक्रोसाइकिल शामिल होते हैं तो प्रवृत्ति उलट जाती है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, pp. 122-15)

ऑर्गेनोकैल्शियम यौगिक

মূল নিবন্ধ: Organocalcium chemistry ऑर्गेनोमैग्नीशियम यौगिकों के विपरीत, ऑर्गेनोकैल्शियम यौगिक एक प्रमुख अपवाद, कैल्शियम कार्बाइड, CaC2 को छोड़कर, समान रूप से उपयोगी नहीं हैं। यह सामग्री, जिसका ऐतिहासिक महत्व है, कैल्शियम ऑक्साइड को कार्बन के साथ गर्म करके तैयार की जाती है। एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी के अनुसार, कैल्शियम कार्बाइड को एसिटेटाइड के Ca2+ व्युत्पन्न, C22- के रूप में वर्णित किया जा सकता है, हालांकि यह नमक नहीं है। प्रतिवर्ष कई मिलियन टन कैल्शियम कार्बाइड का उत्पादन किया जाता है। हाइड्रोलिसिस से एसिटिलीन प्राप्त होता है, जिसका उपयोग वेल्डिंग और रासायनिक पूर्ववर्ती में किया जाता है। नाइट्रोजन गैस के साथ प्रतिक्रिया कैल्शियम कार्बाइड को कैल्शियम सायनामाइड में परिवर्तित करती है।[6]

आणविक ऑर्गेनोकैल्शियम रसायन विज्ञान में एक प्रमुख विषय कैल्शियम की बड़ी त्रिज्या है, जो अक्सर उच्च समन्वय संख्या की ओर ले जाती है। उदाहरण के लिए, डाइमेथिलकैल्शियम एक 3-आयामी बहुलक प्रतीत होता है, जबकि डाइमेथिलमैग्नीशियम टेट्राहेड्रल Mg केंद्रों के साथ एक रैखिक बहुलक है। बहुलक प्रजातियों के प्रतिकूल होने के लिए अक्सर बल्की लिगैंड की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, कैल्शियम डाइसाइक्लोपेन्टाडिएनिल, Ca(C5H5)2 की एक बहुलक संरचना होती है और इस प्रकार यह सॉल्वैंट्स में अस्थिर और अघुलनशील होता है। C5H5 लिगैंड को अधिक भारी C5(CH3)5 (पेंटामेथिलसाइक्लोपेन्टाडिएनिल) से बदलने पर एक घुलनशील कॉम्प्लेक्स बनता है जो ईथर के साथ अच्छी तरह से परिभाषित एडक्ट्स बनाता है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, pp. 122-15) Yb2+ (102 pm) और Ca2+ (100 pm) की समान आयनिक त्रिज्या के कारण ऑर्गेनोकैल्शियम यौगिक ऑर्गेनोइटेरबियम यौगिक के अधिक समान होते हैं।(Greenwood, Earnshaw, 1997, pp. 136-37)

ऑर्गेनोकैल्शियम यौगिकों की अच्छी तरह से जांच की गई है। ऐसे कुछ परिसरों में उत्प्रेरक गुण प्रदर्शित होते हैं, हालांकि किसी का भी व्यावसायीकरण नहीं किया गया है।[7]

समस्थानिक

মূল নিবন্ধ: Isotopes of calcium

प्राकृतिक कैल्शियम पांच स्थिर समस्थानिक - 40Ca, 42Ca, 43Ca, 44Ca, और 46Ca - और 48Ca का एक मिश्रण है, जिसकी अर्ध-आयु 4.3 × 1019 वर्ष इतनी लंबी है कि इसे सभी व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए स्थिर माना जा सकता है। कैल्शियम छह प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले समस्थानिकों वाला पहला (सबसे हल्का) तत्व है।[5]

अब तक का सबसे आम समस्थानिक 40Ca है, जो प्राकृतिक कैल्शियम का 96.941% है। यह अल्फा कणों के संलयन से सिलिकॉन-बर्निंग प्रक्रिया में उत्पन्न होता है और समान प्रोटॉन और न्यूट्रॉन नंबरों वाला सबसे भारी स्थिर न्यूक्लुइड है; इसकी उपस्थिति आदिम 40K के क्षय द्वारा धीरे-धीरे पूरक भी होती है। एक अन्य अल्फा कण को जोड़ने से अस्थिर 44Ti बनता है, जो दो क्रमिक इलेक्ट्रॉन कैप्चर के माध्यम से स्थिर 44Ca में क्षय हो जाता है; यह प्राकृतिक कैल्शियम का 2.806% बनाता है और दूसरा सबसे आम समस्थानिक है।[8][9]

अन्य चार प्राकृतिक समस्थानिक, 42, 43, 46, 48Ca, काफी दुर्लभ हैं, जिनमें से प्रत्येक में प्राकृतिक कैल्शियम का 1% से भी कम हिस्सा है। चार हल्के समस्थानिक मुख्य रूप से ऑक्सीजन-बर्निंग और सिलिकॉन-बर्निंग के उत्पाद हैं, जिससे दो भारी वाले न्यूट्रॉन कैप्चर के माध्यम से उत्पादित होते हैं। 46Ca ज्यादातर एक "गर्म" s-प्रक्रिया में उत्पन्न होता है, क्योंकि इसके गठन के लिए कम समय तक जीवित रहने वाले 45Ca को एक न्यूट्रॉन कैप्चर करने की अनुमति देने के लिए काफी उच्च न्यूट्रॉन प्रवाह की आवश्यकता होती है। 48Ca टाइप Ia सुपरनोवा में r-प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉन कैप्चर द्वारा निर्मित होता है, जहां उच्च न्यूट्रॉन अधिकता और पर्याप्त कम एन्ट्रॉपी इसकी उत्तरजीविता सुनिश्चित करती है।[8][9]

46Ca और 48Ca क्रमशः 6-न्यूट्रॉन या 8-न्यूट्रॉन अधिकता वाले पहले "शास्त्रीय रूप से स्थिर" न्यूक्लाइड हैं। इस तरह के हल्के तत्व के लिए अत्यधिक न्यूट्रॉन-समृद्ध होने के बावजूद, 48Ca बहुत स्थिर है क्योंकि यह एक डबल मैजिक न्यूक्लियस है, जिसमें बंद शेल में 20 प्रोटॉन और 28 न्यूट्रॉन व्यवस्थित हैं। 48Sc में इसका बीटा क्षय परमाणु स्पिन की भारी बेमेल से बहुत बाधित होता है: 48Ca में शून्य परमाणु स्पिन होता है, जो सम-सम होता है, जबकि 48Sc में स्पिन 6+ होता है, इसलिए कोणीय संवेग के संरक्षण द्वारा क्षय वर्जित है। जबकि 48Sc की दो उत्तेजित अवस्थाएं भी क्षय के लिए उपलब्ध हैं, वे अपने उच्च स्पिन के कारण भी वर्जित हैं। परिणामस्वरूप, जब 48Ca क्षय होता है, तो यह इसके बजाय 48Ti में डबल बीटा क्षय द्वारा ऐसा करता है, जो डबल बीटा क्षय से गुजरने के लिए जाना जाने वाला सबसे हल्का न्यूक्लाइड है।ref[10]

46Ca सैद्धांतिक रूप से 46Ti में डबल-बीटा-क्षय भी कर सकता है, लेकिन यह कभी नहीं देखा गया है। सबसे आम समस्थानिक 40Ca भी डबल मैजिक है और डबल इलेक्ट्रॉन कैप्चर से Ar में बदल सकता है, लेकिन यह भी कभी नहीं देखा गया है। कैल्शियम दो आदिम डबल मैजिक समस्थानिकों वाला एकमात्र तत्व है। 40Ca और 46Ca के अर्ध-आयु के लिए प्रयोगात्मक निचली सीमाएं क्रमशः 5.9 × 1021 वर्ष और 2.8 × 1015 वर्ष हैं।ref

48Ca को छोड़कर, कैल्शियम का सबसे लंबे समय तक जीवित रहने वाला रेडियो आइसोटोप 41Ca है। यह लगभग 105 वर्ष के अर्ध-आयु के साथ स्थिर 41K में इलेक्ट्रॉन कैप्चर द्वारा क्षय होता है। प्रारंभिक सौर मंडल में एक विलुप्त रेडियोन्यूक्लाइड के रूप में इसका अस्तित्व 41K की अधिकता से अनुमान लगाया गया है। 41Ca के निशान आज भी मौजूद हैं, क्योंकि यह एक कॉस्मोजेनिक न्यूक्लाइड है, जो प्राकृतिक 40Ca के न्यूट्रॉन सक्रियण के माध्यम से लगातार उत्पन्न होता है।[9]

कैल्शियम के कई अन्य रेडियोआइसोटोप ज्ञात हैं, जो 35Ca से लेकर 60Ca तक हैं। वे सभी 41Ca की तुलना में बहुत कम समय तक जीवित रहने वाले हैं; सबसे स्थिर 45Ca (अर्ध-आयु 163 दिन) और 47Ca (अर्ध-आयु 4.54 दिन) हैं। 42Ca से हल्के समस्थानिक आमतौर पर पोटेशियम के समस्थानिकों में बीटा प्लस क्षय से गुजरते हैं, और 44Ca से भारी समस्थानिक आमतौर पर स्कैंडियम में बीटा माइनस क्षय से गुजरते हैं; हालांकि परमाणु ड्रिप लाइन के पास, प्रोटॉन उत्सर्जन और न्यूट्रॉन उत्सर्जन भी महत्वपूर्ण क्षय मोड बनने लगते हैं।ref

अन्य तत्वों की तरह, विभिन्न प्रक्रियाएं कैल्शियम समस्थानिकों की सापेक्ष प्रचुरता को बदल देती हैं।[11] इनमें से सबसे अच्छी तरह से अध्ययन की जाने वाली प्रक्रिया कैल्शियम समस्थानिकों की द्रव्यमान-निर्भर भिन्नीकरण (fractionation) है जो समाधान से कैल्साइट, अरागोनाइट और एपैटाइट जैसे कैल्शियम खनिजों की वर्षा के साथ होती है। हल्के समस्थानिकों को अधिमानतः इन खनिजों में शामिल किया जाता है, जिससे आसपास का घोल कमरे के तापमान पर प्रति परमाणु द्रव्यमान इकाई (amu) लगभग 0.025% के परिमाण पर भारी समस्थानिकों से समृद्ध हो जाता है। कैल्शियम समस्थानिक संरचना में द्रव्यमान-निर्भर अंतर पारंपरिक रूप से एक नमूने में दो समस्थानिकों (आमतौर पर 44Ca/40Ca) के अनुपात द्वारा एक मानक संदर्भ सामग्री में समान अनुपात की तुलना में व्यक्त किया जाता है। पृथ्वी पर जीवों के बीच 44Ca/40Ca लगभग 1–2‰ तक भिन्न होता है।[12]

इतिहास

कैल्शियम यौगिक हजारों वर्षों से ज्ञात थे, हालांकि उनकी रासायनिक बनावट को 17 वीं शताब्दी तक नहीं समझा गया था।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 108) निर्माण सामग्री के रूप में चूना[13] और मूर्तियों के लिए प्लास्टर के रूप में 7000 ईसा पूर्व के रूप में दूर उपयोग किया गया था।[14] पहली दिनांकित चूना भट्ठा 2500 ईसा पूर्व की है और मेसोपोटामिया के खफाजा में पाई गई थी।[15][16]

लगभग उसी समय, निर्जलित जिप्सम (CaSO4·2H2O) का उपयोग गीज़ा के महान पिरामिड में किया जा रहा था। इस सामग्री का उपयोग बाद में तूतनखामेन के मकबरे में प्लास्टर के लिए किया जाएगा। प्राचीन रोमन इसके बजाय चूना पत्थर (CaCO3) को गर्म करके बनाए गए चूने के गारे का उपयोग करते थे। "कैल्शियम" नाम स्वयं लैटिन शब्द calx "चूना" से लिया गया है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 108)

विटरुवियस ने नोट किया कि परिणामी चूना मूल चूना पत्थर की तुलना में हल्का था, जिसका श्रेय उन्होंने पानी के उबलने को दिया। 1755 में, जोसेफ ब्लैक ने साबित कर दिया कि यह कार्बन डाइऑक्साइड के नुकसान के कारण था, जिसे प्राचीन रोमनों द्वारा गैस के रूप में मान्यता नहीं दी गई थी।[17]

1789 में, एंटोनियो लव्वाजियर को संदेह हुआ कि चूना किसी तत्व का ऑक्साइड हो सकता है। तत्वों की अपनी तालिका में, लव्वाजियर ने पांच "लवण बनाने वाली पृथ्वी" (यानी, अयस्क जिन्हें लवण उत्पन्न करने के लिए एसिड के साथ प्रतिक्रिया करने के लिए बनाया जा सकता है (salis = लैटिन में नमक): chaux (कैल्शियम ऑक्साइड), magnésie (मैग्नेशिया, मैग्नीशियम ऑक्साइड), baryte (बेरियम सल्फेट), alumine (एल्यूमिना, एल्यूमीनियम ऑक्साइड), और silice (सिलिका, सिलिकॉन डाइऑक्साइड)) को सूचीबद्ध किया। इन "तत्वों" के बारे में, लव्वाजियर ने तर्क दिया: हम संभवतः प्रकृति में मौजूद धातु पदार्थों के केवल एक हिस्से से परिचित हैं, क्योंकि वे सभी जिनमें कार्बन के पास मौजूद ऑक्सीजन के साथ एक मजबूत आत्मीयता है, अब तक, एक धात्विक अवस्था में कम होने में असमर्थ हैं, और परिणाम स्वरूप, केवल आक्साइड के रूप में हमारे अवलोकन के लिए प्रस्तुत किए जाते हैं, पृथ्वी के साथ भ्रमित होते हैं। यह अत्यधिक संभावित है कि बैराइट, जिसे हमने अभी-अभी पृथ्वी के साथ व्यवस्थित किया है, इस स्थिति में है; क्योंकि कई प्रयोगों में यह ऐसे गुण प्रदर्शित करता है जो धातु के निकायों के लगभग करीब पहुंचते हैं। यह भी संभव है कि जिन सभी पदार्थों को हम पृथ्वी कहते हैं, वे केवल धात्विक आक्साइड हो सकते हैं, जो किसी भी अब तक ज्ञात प्रक्रिया से अपरिवर्तनीय हैं।[18]

कैल्शियम, अपने समजातीय मैग्नीशियम, स्ट्रोंटियम और बेरियम के साथ, पहली बार 1808 में हम्फ्री डेवी द्वारा अलग किया गया था। इलेक्ट्रोलाइट्स पर जोन्स जैकब बर्जेलियस और मैग्नस मार्टिन ऑफ पोंटिन के काम के बाद, डेवी ने संबंधित धातु ऑक्साइड के मिश्रण को प्लैटिनम प्लेट पर मरकरी(II) ऑक्साइड के साथ रखकर कैल्शियम और मैग्नीशियम को अलग किया, जिसका उपयोग एनोड के रूप में किया गया था, और कैथोड एक प्लैटिनम तार था जो आंशिक रूप से मरकरी में डूबा हुआ था। इसके बाद इलेक्ट्रोलाइट्स ने कैल्शियम-मरकरी और मैग्नीशियम-मरकरी अमलगम दिए, और मरकरी को डिस्टिल करने से धातु प्राप्त हुई।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 108)[19] हालांकि, इस पद्धति से शुद्ध कैल्शियम को थोक में तैयार नहीं किया जा सकता है और इसके उत्पादन के लिए एक काम करने योग्य व्यावसायिक प्रक्रिया एक शताब्दी से अधिक समय तक नहीं पाई गई थी।[17]

प्राप्ति और उत्पादन

3% के साथ, कैल्शियम पृथ्वी की पपड़ी में पाँचवाँ सबसे प्रचुर तत्व है, और एल्युमिनियम तथा लोहे के बाद तीसरा सबसे प्रचुर धातु है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 109) यह चंद्र उच्चभूमि (लूनर हाइलैंड्स) में भी चौथा सबसे प्रचुर तत्व है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, p. 483) अवसादी कैल्शियम कार्बोनेट निक्षेप पिछली समुद्री वंशावलियों के जीवाश्म अवशेषों के रूप में पृथ्वी की सतह पर व्याप्त हैं; ये दो रूपों में पाए जाते हैं, रम्बोहेड्रल कैलसाइट (अधिक सामान्य) और ऑर्थोरोम्बिक एरागोनिट (अधिक समशीतोष्ण समुद्रों में बनते हैं)। पहले प्रकार के खनिजों में लाइमस्टोन, डोलोमाइट, मार्बल, चाक, और आइसलैंड स्पार शामिल हैं; एरागोनिट के संस्तर बहामास, फ्लोरिडा कीज़, और लाल सागर बेसिन बनाते हैं। कोरल, समुद्री सीप, और मोती मुख्य रूप से कैल्शियम कार्बोनेट से बने होते हैं। कैल्शियम के अन्य महत्वपूर्ण खनिजों में जिप्सम (CaSO4·2H2O), एनहाइड्राइट (CaSO4), फ्लोराइट (CaF2), और ऐपाटाइट ([Ca5(PO4)3X], X = OH, Cl, या F) शामिल हैं।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 108)

कैल्शियम के प्रमुख उत्पादक चीन (प्रति वर्ष लगभग 10000 से 12000 टन), रूस (प्रति वर्ष लगभग 6000 से 8000 टन), और संयुक्त राज्य अमेरिका (प्रति वर्ष लगभग 2000 से 4000 टन) हैं। कनाडा और फ्रांस छोटे उत्पादकों में शामिल हैं। 2005 में, लगभग 24000 टन कैल्शियम का उत्पादन किया गया था; दुनिया के निष्कर्षणित कैल्शियम का लगभग आधा हिस्सा संयुक्त राज्य अमेरिका द्वारा उपयोग किया जाता है, जिसमें प्रत्येक वर्ष उत्पादित मात्रा का लगभग 80% उपयोग किया जाता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, p. 484)

रूस और चीन में, डेवी की इलेक्ट्रोलिसिस विधि का अभी भी उपयोग किया जाता है, लेकिन इसके बजाय इसे पिघले हुए कैल्शियम क्लोराइड पर लागू किया जाता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, p. 484) चूंकि कैल्शियम स्ट्रोंटियम या बेरियम की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील है, इसलिए हवा में बनने वाली ऑक्साइड-नाइट्राइडल परत स्थिर होती है और खराद (लेथ) मशीनिंग तथा अन्य मानक धातुकर्म तकनीकें कैल्शियम के लिए उपयुक्त होती हैं।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 110)

अमेरिका और कनाडा में, इसके बजाय उच्च तापमान पर एल्युमिनियम के साथ लाइम (चूने) को अपचयन (रिड्यूस) करके कैल्शियम का उत्पादन किया जाता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, p. 484) इस प्रक्रिया में, चूर्णित उच्च-कैल्शियम लाइम और चूर्णित एल्युमिनियम को मिलाया जाता है और उच्च संपर्क डिग्री के लिए ब्रिकेट में संघनन किया जाता है, जिन्हें फिर एक सीलबंद अम्बिक (रिफ़ॉर्मर/रिटॉर्ट) में रखा जाता है जिसे खाली (इवैक्यूएट) किया गया होता है और ~1200°C तक गर्म किया जाता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, p. 484) ब्रिकेट लगभग 8 घंटे तक निर्वात में कैल्शियम वाष्प छोड़ते हैं, जो तब 24-34 किलोग्राम कैल्शियम धातु के टुकड़े बनाने के लिए रिटॉर्ट के ठंडे सिरों पर संघनित होते हैं, साथ ही कैल्शियम एल्यूमिनेट का कुछ अवशेष भी बचता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, p. 484) उच्च तापमान पर कम शुद्धता वाले कैल्शियम का आसवन (डिस्टिलेशन) करके उच्च-शुद्धता वाला कैल्शियम प्राप्त किया जा सकता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, p. 484)

भू-रासायनिक चक्रण (जियोकेमिकल साइक्लिंग)

মূল নিবন্ধ: कार्बोनेट-सिलिकेट चक्र कैल्शियम चक्रण विवर्तनिकी (टेक्टोनिक्स), जलवायु, और कार्बन चक्र के बीच एक कड़ी प्रदान करता है। सबसे सरल शब्दों में, पर्वत-निर्माण से बेसाल्ट और ग्रैनोडियोराइट जैसी कैल्शियम युक्त चट्टानें रासायनिक अपक्षय के संपर्क में आती हैं और भू-सतह के पानी में Ca2+ मुक्त करती हैं। इन आयनों को महासागर में ले जाया जाता है जहाँ वे विघटित CO2 के साथ प्रतिक्रिया करके चूना पत्थर (CaCO3) बनाते हैं, जो बदले में समुद्र तल पर बैठ जाता है जहाँ इसे नई चट्टानों में शामिल कर लिया जाता है। विघटित CO2, कार्बोनेट और बाइकार्बोनेट आयनों के साथ, "विघटित अकार्बनिक कार्बन" (DIC) कहलाते हैं।[20]

वास्तविक प्रतिक्रिया अधिक जटिल होती है और इसमें बाइकार्बोनेट आयन (HCO3) शामिल होता है जो तब बनता है जब समुद्री जल के pH पर CO2 पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है:

Ca(2+) + 2 HCO3- -> CaCO3↓ + CO2 + H2O

समुद्री जल के pH पर, अधिकांश विघटित CO2 तुरंत वापस - में परिवर्तित हो जाती है। इस प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप महासागर/वायुमंडल से CO2 के एक अणु का स्थलमंडल (लिथोस्फीयर) में शुद्ध परिवहन होता है।[21] इसका परिणाम यह होता है कि रासायनिक अपक्षय द्वारा छोड़ा गया प्रत्येक Ca2+ आयन अंततः सतही प्रणाली (वायुमंडल, महासागर, मिट्टी और जीवित जीवों) से एक CO2 अणु को हटा देता है, और इसे कार्बोनेट चट्टानों में संग्रहीत करता है जहाँ इसके सैकड़ों मिलियन वर्षों तक रहने की संभावना होती है। इस प्रकार चट्टानों से कैल्शियम का अपक्षय महासागर और हवा से CO2 को साफ करता है, जिससे जलवायु पर एक मजबूत दीर्घकालिक प्रभाव पड़ता है।[20][22]

अनुप्रयोग

धात्विक कैल्शियम का सबसे बड़ा उपयोग इस्पात निर्माण (स्टीलमेकिंग) में होता है, क्योंकि इसमें ऑक्सीजन और सल्फर जैसे चैलकोोजेन के प्रति मजबूत रासायनिक आत्मीयता (केमिकल एफ़िनिटी) होती है। इसके ऑक्साइड और सल्फाइड, एक बार बन जाने के बाद, तरल चूने में एलुमिनेट और सल्फाइड समावेशन (इन्क्लूजन) देते हैं जो तैरकर बाहर निकल जाते हैं; उपचार करने पर, ये समावेशन पूरे स्टील में फैल जाते हैं और छोटे तथा गोलाकार हो जाते हैं, जिससे ढलाई योग्यता (कास्टेबिलिटी), स्वच्छता और सामान्य यांत्रिक गुण में सुधार होता है। कैल्शियम का उपयोग रखरखाव-मुक्त ऑटोमोटिव बैटरी में भी किया जाता है, जिसमें सामान्य एंटीमनी-सीसा मिश्र धातुओं के बजाय 0.1% कैल्शियम-सीसा मिश्र धातुओं के उपयोग से पानी की कम हानि और कम स्व-निर्वहन (सेल्फ-डिस्चार्ज) होता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 485-87)

विस्तार और फटने के जोखिम के कारण, इन मिश्र धातुओं में कभी-कभी एल्युमिनियम को भी शामिल किया जाता है। इन सीसा-कैल्शियम मिश्र धातुओं का उपयोग ढलाई में भी किया जाता है, जो सीसा-एंटीमनी मिश्र धातुओं का स्थान लेते हैं।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 485-87) कैल्शियम का उपयोग बेयरिंग के लिए प्रयुक्त एल्युमिनियम मिश्र धातुओं को मजबूत करने, ढलवां लोहे (कास्ट आयरन) में ग्रेफाइट कार्बन को नियंत्रित करने और सीसे से बिस्मथ अशुद्धियों को दूर करने के लिए भी किया जाता है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 110) कैल्शियम धातु कुछ ड्रेन क्लीनर (नाली साफ़ करने वाले पदार्थों) में पाई जाती है, जहाँ यह गर्मी और कैल्शियम हाइड्रोक्साइड उत्पन्न करने का कार्य करती है जो वसा को साबुनीकरण (सपॉनिफिकेशन) करता है और उन प्रोटीनों (उदाहरण के लिए, बालों में मौजूद प्रोटीन) को द्रवीभूत करता है जो नालियों को अवरुद्ध करते हैं।[23]

धातु विज्ञान के अलावा, उच्च शुद्धता वाली आर्गन गैस से नाइट्रोजन को हटाने के लिए और ऑक्सीजन तथा नाइट्रोजन के लिए एक अवशोषक (गेटर) के रूप में कैल्शियम की प्रतिक्रियाशीलता का फायदा उठाया जाता है। इसका उपयोग क्रोमियम, जिरकोनियम, थोरियम, वेनेडियम और यूरेनियम के उत्पादन में एक अपचायक (रिड्यूसिंग एजेंट) के रूप में भी किया जाता है। इसका उपयोग हाइड्रोजन गैस को संग्रहीत करने के लिए भी किया जा सकता है, क्योंकि यह ठोस कैल्शियम हाइड्राइड बनाने के लिए हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, जिससे हाइड्रोजन को आसानी से पुनः निकाला जा सकता है।(Greenwood, Earnshaw, 1997, p. 110)

खनिज निर्माण के दौरान कैल्शियम समस्थानिक (आइसोटोप) अंशशोधन (फ्रैक्शनरेशन) के कारण कैल्शियम समस्थानिकों के कई अनुप्रयोग हुए हैं। विशेष रूप से, 1997 में स्कुलन और डीपाओलो द्वारा किया गया यह अवलोकन[24] कि कैल्शियम खनिज उन विलयनों की तुलना में समस्थानिक रूप से हल्के होते हैं जिनसे खनिज अवक्षेपित होते हैं, चिकित्सा और पुरासमुद्र विज्ञान (पैलियोसिएनोग्राफी) में इसी तरह के अनुप्रयोगों का आधार है। कैल्शियम से खनिजीकृत कंकाल वाले जानवरों में, नरम ऊतकों की कैल्शियम समस्थानिक संरचना कंकाल के खनिज के निर्माण और विघटन की सापेक्ष दर को दर्शाती है।[25]

मनुष्यों में, मूत्र की कैल्शियम समस्थानिक संरचना में परिवर्तन को अस्थि खनिज संतुलन (बोन मिनरल बैलेंस) में परिवर्तन से संबंधित दिखाया गया है। जब हड्डी के निर्माण की दर हड्डी के अवशोषण (बोन रिसोर्प्शन) की दर से अधिक हो जाती है, तो नरम ऊतक में 44Ca/40Ca अनुपात बढ़ जाता है और इसके विपरीत होता है। इस संबंध के कारण, मूत्र या रक्त के कैल्शियम समस्थानिक माप ऑस्टियोपोरोसिस जैसी चयापचय संबंधी अस्थि रोगों का शुरुआती पता लगाने में उपयोगी हो सकते हैं।[25]

इसी तरह की प्रणाली समुद्री जल में मौजूद है, जहाँ 44Ca/40Ca तब बढ़ने की प्रवृत्ति रखता है जब खनिज अवक्षेपण द्वारा Ca2+ को हटाने की दर महासागर में नए कैल्शियम के इनपुट से अधिक हो जाती है। 1997 में, स्कुलन और डीपाओलो ने भूवैज्ञानिक समय के साथ समुद्री जल 44Ca/40Ca में परिवर्तन का पहला प्रमाण प्रस्तुत किया, साथ ही इन परिवर्तनों का सैद्धांतिक स्पष्टीकरण भी दिया। हाल के शोधपत्रों ने इस अवलोकन की पुष्टि की है, जिससे यह प्रदर्शित होता है कि समुद्री जल Ca2+ सांद्रता स्थिर नहीं है, और महासागर कैल्शियम इनपुट और आउटपुट के संबंध में कभी भी "स्थिर अवस्था" (स्टडी स्टेट) में नहीं होता है। इसके महत्वपूर्ण जलवायु संबंधी निहितार्थ हैं, क्योंकि समुद्री कैल्शियम चक्र कार्बन चक्र से निकटता से जुड़ा हुआ है।[26][27]

कई कैल्शियम यौगिकों का उपयोग भोजन में, फार्मास्यूटिकल्स में और चिकित्सा में किया जाता है, अन्य उपयोगों के अलावा। उदाहरण के लिए, कैल्शियम लैक्टेट, कैल्शियम डिफास्फेट, और ट्राइकैल्शियम फॉस्फेट को मिलाकर खाद्य पदार्थों में कैल्शियम और फास्फोरस की पूर्ति की जाती है। अंतिम वाले का उपयोग टूथपेस्ट और एंटासिड में पॉलिशिंग एजेंट के रूप में भी किया जाता है। कैल्शियम लैक्टोबियोनेट एक सफेद पाउडर है जिसका उपयोग फार्मास्यूटिकल्स के लिए एक निलंबन एजेंट (सस्पेंडिंग एजेंट) के रूप में किया जाता है। बेकिंग में, कैल्शियम फॉस्फेट का उपयोग खमीर एजेंट (लीवनिंग एजेंट) के रूप में किया जाता है। कैल्शियम सल्फाइट का उपयोग कागज बनाने में ब्लीच के रूप में और कीटाणुनाशक के रूप में किया जाता है, कैल्शियम सिलिकेट का उपयोग रबर में सुदृढ़ करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है, और कैल्शियम एसीटेट लाइमिंग रॉसिन का एक घटक है और इसका उपयोग धात्विक साबुन और सिंथेटिक रेजिन बनाने के लिए किया जाता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 485-87)

कैल्शियम पूरक (कैल्शियम सप्लीमेंट) विश्व स्वास्थ्य संगठन की आवश्यक औषधियों की सूची में है।[28]

खाद्य स्रोत

আরও দেখুন: कैल्शियम पूरक कैल्शियम से भरपूर खाद्य पदार्थों में दुग्ध उत्पाद जैसे दूध, दही, और पनीर, साथ ही सारडीन (मछली), सैल्मन, सोया उत्पाद, [[केल (पत्तागोभी)], और सुदृढ़ ब्रेकफास्ट सीरियल (नाश्ते के अनाज) शामिल हैं।[2]

धमनियों के कैल्सीफिकेसन और गुर्दे की पथरी (किडनी स्टोन) सहित दीर्घकालिक प्रतिकूल दुष्प्रभावों की चिंताओं के कारण, अमेरिकी चिकित्सा संस्थान (IOM) और यूरोपीय खाद्य सुरक्षा प्राधिकरण (EFSA) दोनों ने संयुक्त आहार और पूरक कैल्शियम के लिए सहिष्णु ऊपरी सेवन स्तर (UL) निर्धारित किए हैं। IOM के अनुसार, 9-18 वर्ष की आयु के लोगों को संयुक्त सेवन 3 ग्राम/दिन से अधिक नहीं करना चाहिए; 19-50 वर्ष की आयु के लिए, 2.5 ग्राम/दिन से अधिक नहीं; 51 वर्ष और उससे अधिक आयु के लिए, 2 ग्राम/दिन से अधिक नहीं होना चाहिए।[29] EFSA ने सभी वयस्कों के लिए UL 2.5 ग्राम/दिन निर्धारित किया, लेकिन यह निर्णय लिया कि बच्चों और किशोरों के लिए जानकारी UL निर्धारित करने के लिए पर्याप्त नहीं थी।[30]

जैविक और रोग संबंधी भूमिका

মূল নিবন্ধ: जीव विज्ञान में कैल्शियम

आयु-समायोजित दैनिक कैल्शियम सिफारिशें (अमेरिकी चिकित्सा संस्थान RDA से)[31]
आयु कैल्शियम (मिलीग्राम/दिन)
1–3 वर्ष 700
4–8 वर्ष 1000
9–18 वर्ष 1300
19–50 वर्ष 1000
>51 वर्ष 1000
गर्भावस्था 1000
स्तनपान 1000
वयस्कों में वैश्विक आहार कैल्शियम सेवन (मिलीग्राम/दिन)।[32]

कार्य

कैल्शियम एक आवश्यक तत्व (एसेंशियल एलिमेंट) है जिसकी बड़ी मात्रा में आवश्यकता होती है।[1][2] Ca2+ आयन एक इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य करता है और पेशीय, परिसंचरण और पाचन तंत्र के स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण है; हाइड्रॉक्सीएपाटाइट के रूप में हड्डी के निर्माण के लिए अपरिहार्य है; और रक्त कोशिकाओं के संश्लेषण तथा कार्य का समर्थन करता है। उदाहरण के लिए, यह मांसपेशियों का संकुचन, तंत्रिका चालन (नर्व कंडक्शन), और रक्त के थक्के जमने को नियंत्रित करता है। परिणामस्वरूप, शरीर द्वारा आंतरिक और बाह्यकोशिकीय कैल्शियम के स्तर को कड़ाई से विनियमित किया जाता है। कैल्शियम इस भूमिका को निभा सकता है क्योंकि Ca2+ आयन कई कार्बनिक यौगिकों, विशेष रूप से प्रोटीन के साथ स्थिर समन्वय परिसर (कोऑर्डिनेशन कॉम्प्लेक्स) बनाता है; यह घुलनशीलता की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ यौगिक भी बनाता है, जो कंकाल के गठन को सक्षम बनाता है।[1] [33]

बंधन (बाइंडिंग)

कैल्शियम आयन ग्लूटामिक एसिड या एस्पार्टिक एसिड अवशेषों के कार्बोक्सिल समूह को बांधकर; फॉस्फोराइलेटेड सेरीन, टाइरोसिट या थ्रेओनिन अवशेषों के साथ अंतःक्रिया करके; या γ-कार्बोक्सिलेटेड अमीनो एसिड अवशेषों द्वारा कीलेटिंग (कीलेशन) किए जाने के माध्यम से प्रोटीन द्वारा जटिल हो सकते हैं। एक पाचक एंजाइम, ट्रिप्सिन, पहली विधि का उपयोग करता है; अस्थि मैट्रिक्स प्रोटीन, ऑस्टियोकैल्सीन, तीसरी विधि का उपयोग करता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 489–94)

कुछ अन्य अस्थि मैट्रिक्स प्रोटीन जैसे ऑस्टियोपोंटिन और बोन सियालोप्रोटीन पहली और दूसरी दोनों विधियों का उपयोग करते हैं। कैल्शियम को बांधकर एंजाइमों का सीधा सक्रियण आम है; कुछ अन्य एंजाइम सीधे कैल्शियम-बाउंड एंजाइमों के साथ गैर-सहसंयोजक जुड़ाव द्वारा सक्रिय होते हैं। कैल्शियम कोशिका झिल्ली की फॉस्फोलिपिड परत से भी जुड़ता है, जिससे कोशिका सतह से जुड़े प्रोटीन बंधे रहते हैं।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 489–94)

घुलनशीलता (सॉल्यूबिलिटी)

कैल्शियम यौगिकों की घुलनशीलता की विस्तृत श्रृंखला के उदाहरण के रूप में, मोनोकैल्शियम फॉस्फेट पानी में अत्यधिक घुलनशील है, बाह्यकोशिकीय कैल्शियम का 85% डाइकैल्शियम फॉस्फेट के रूप में है जिसकी घुलनशीलता 2.00 mM है, और कार्बनिक मैट्रिक्स में हड्डियों का हाइड्रॉक्सीएपाटाइट ट्राइकैल्शियम फॉस्फेट है जिसकी घुलनशीलता 1000 μM है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 489–94)

पोषण

कैल्शियम मल्टीविटामिन आहार पूरक (डाइटरी सप्लीमेंट) का एक सामान्य घटक है,[1] लेकिन पूरकों में कैल्शियम परिसरों की संरचना इसकी जैवउपलब्धता (बायोअवेलेबिलिटी) को प्रभावित कर सकती है जो इसमें शामिल लवण की घुलनशीलता के अनुसार भिन्न होती है: कैल्शियम साइट्रेट, मैलेट, और लैक्टेट अत्यधिक जैवउपलब्ध हैं, जबकि ऑक्सालेट कम है। अन्य कैल्शियम तैयारियों में कैल्शियम कार्बोनेट, कैल्शियम साइट्रेट मैलेट, और कैल्शियम ग्लूकोनेट शामिल हैं।[1] आंत उपभोग किए गए बिना जुड़े कैल्शियम का लगभग एक तिहाई हिस्सा अवशोषित करती है, और फिर प्लाज्मा कैल्शियम स्तर को गुर्दे (किडनी) द्वारा विनियमित किया जाता है।[1]

अस्थि निर्माण और सीरम स्तर का हार्मोनल विनियमन

पैराथाइरॉइड हार्मोन और विटामिन डी वहां कैल्शियम आयनों के जमाव को अनुमति देकर और बढ़ाकर हड्डी के निर्माण को बढ़ावा देते हैं, जिससे हड्डी के द्रव्यमान या खनिज सामग्री को प्रभावित किए बिना तेजी से हड्डी का टर्नओवर हो पाता है।[1] जब प्लाज्मा कैल्शियम का स्तर गिर जाता है, तो कोशिका सतह रिसेप्टर्स सक्रिय हो जाते हैं और पैराथाइरॉइड हार्मोन का स्राव होता है; यह तब लक्षित गुर्दे, आंत और अस्थि कोशिकाओं से इसे लेकर प्लाज्मा पूल में कैल्शियम के प्रवेश को उत्तेजित करता है, जिसमें पैराथाइरॉइड हार्मोन की अस्थि-निर्माण कार्रवाई का विरोध कैल्सीटोनिन द्वारा किया जाता है, जिसका स्राव बढ़ते प्लाज्मा कैल्शियम स्तर के साथ बढ़ता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 489–94)

असामान्य सीरम स्तर

कैल्शियम का अत्यधिक सेवन हाइपरकैल्सीमिया का कारण बन सकता है। हालांकि, चूंकि आंतों द्वारा कैल्शियम का अवशोषण काफी कम कुशलता से होता है, इसलिए उच्च सीरम कैल्शियम पैराथाइरॉइड हार्मोन (PTH) के अत्यधिक स्राव या संभवतः विटामिन डी के अत्यधिक सेवन के कारण होने की अधिक संभावना है, जो दोनों कैल्शियम अवशोषण को सुविधाजनक बनाते हैं। इन सभी स्थितियों के परिणामस्वरूप हृदय, रक्त वाहिकाओं या गुर्दे में अतिरिक्त कैल्शियम लवण जमा हो जाते हैं। लक्षणों में एनोरेक्सिया, जी मिचलाना, उल्टी, याददाश्त कम होना, भ्रम, मांसपेशियों में कमजोरी, पेशाब में वृद्धि, डिहाइड्रेशन और चयापचय संबंधी अस्थि रोग शामिल हैं।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 489–94)

क्रोनिक हाइपरकैल्सीमिया आमतौर पर नरम ऊतक के कैल्सीफिकेशन (कैल्शियम जमाव) और इसके गंभीर परिणामों की ओर ले जाता है: उदाहरण के लिए, कैल्सीफिकेशन से संवहनी दीवारों (वैस्कुलर वॉल्स) की लोच का नुकसान हो सकता है और लेमिनर रक्त प्रवाह में व्यवधान हो सकता है - और इस प्रकार प्लेट फटने और थ्रोम्बोसिस का कारण बन सकता है। इसके विपरीत, अपर्याप्त कैल्शियम या विटामिन डी के सेवन से हाइपोकैल्सीमिया हो सकता है, जो अक्सर पैराथाइरॉइड हार्मोन के अपर्याप्त स्राव या कोशिकाओं में दोषपूर्ण PTH रिसेप्टर्स के कारण भी होता है। लक्षणों में तंत्रिकापेशीय उत्तेजना (न्यूरोमस्कुलर एक्साइटेबिलिटी) शामिल है, जो संभावित रूप से कार्डियक ऊतक में टेटनी और चालकता (कंडक्टिविटी) में व्यवधान का कारण बनती है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 489–94)

हड्डियों की बीमारी

चूंकि हड्डी के विकास के लिए कैल्शियम की आवश्यकता होती है, इसलिए कई हड्डियों की बीमारियों को हड्डी की आणविक संरचना या संगठन में कार्बनिक मैट्रिक्स या हाइड्रॉक्सीएपाटाइट तक ट्रेस किया जा सकता है। ऑस्टियोपोरोसिस प्रति यूनिट आयतन में हड्डी की खनिज सामग्री में कमी है, और इसे कैल्शियम, विटामिन डी और बिसफॉस्फोनेट के पूरक द्वारा ठीक किया जा सकता है।[1][2] कैल्शियम, विटामिन डी, या फॉस्फेट की अपर्याप्त मात्रा हड्डियों के नरम होने का कारण बन सकती है, जिसे ऑस्टियोमलेसिया कहा जाता है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 489–94)

सुरक्षा

धात्विक कैल्शियम

yes चूंकि कैल्शियम पानी और एसिड के साथ एक्सोथर्मिक (ऊष्माक्षेपी) रूप से प्रतिक्रिया करता है, इसलिए शरीर की नमी के संपर्क में आने वाली कैल्शियम धातु गंभीर संक्षारक जलन का कारण बनती है।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 487-89) जब निगल लिया जाता है, तो कैल्शियम धातु का मुंह, ग्रासनली (ओसोफेagus) और पेट पर यही प्रभाव पड़ता है, और यह घातक हो सकता है।[23] हालाँकि, दीर्घकालिक संपर्क के कोई स्पष्ट प्रतिकूल प्रभाव ज्ञात नहीं हैं।(Hluchan, Pomerantz, 2005, pp. 487-89)

संदर्भ

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ग्रन्थसूची

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Medicine

स्रोत: अंग्रेज़ी विकिपीडिया के “Calcium” लेख का अनुवाद। मूल लेख: https://en.wikipedia.org/wiki/Calcium यह अनुवाद स्वचालित रूप से तैयार किया गया है।

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