КАЛЦИЈУМ ЦИКЛУС: КАРАКТЕРИСТИКЕ, СТАДИЈУМИ И ВАЖНОСТ - ХЕМИЈА - 2025

Калцијум циклус је циркулација и складиштење на Земљи овог елемента, који обухвата жива бића, литосфери и хидросфера. То је седиментни биогеохемијски циклус у коме калцијум циркулише као меко метал земно алкалне земље, а недостаје му гасасто стадиј.

Стадиј веће циркулације калцијума је биолошки, јер га конзумирају жива бића и користе га у њиховим структурама и метаболизму. Једном када су жива бића мртва, калцијум се поново интегрише у физичко окружење као део тла и морског дна.

Калцијум. Извор: Пумбаа (оригинални рад Грега Робсона) / ЦЦ БИ-СА 2.0 УК (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/2.0/ук/деед.ен)

Постоје велика лежишта шкољки и костију, посебно на морском дну и у великим језерима. Ове се грађевине мешају са седиментима и прекривају их узастопни слојеви током милиона година.

Доњи слојеви седимената изложени су високом притиску, формирајући таложне стијене које су затим изложене површини због земаљских геолошких процеса. Изложене стијене су изложене временским условима и ерозији, ослобађајући калцијум који је интегрисан у тло или се испира.

У тлу га апсорбују углавном корени биљака, а у мору фитопланктон и други организми. Калцијум се користи у различите структурне и метаболичке сврхе, на пример за израду шкољки.

Циклус калцијума је важан јер омогућава да овај елемент буде доступан у различитим фазама, испуњавајући различите функције. Тако, као део структуре живих организама, учествује у формирању земаљског рељефа, регулише пХ тла и вода и служи као сировина за људску индустрију.

Опште карактеристике

- Калцијум

Калцијум (Ца) је земно алкални мекани метал са атомским бројем 20 и атомском масом 40.078, чије је обично стање чврсто. Формира оксиде који делују као јаке базе и бурно реагују када су у контакту са киселинама.

- Твој циклус

Калцијум испуњава биогеохемијски циклус седиментног типа, јер му недостаје гасна фаза и највеће резерве су у литосфери. Уско је повезан са циклусима угљеника, воде и фосфора.

Роцк ерозија

Циклус се развија из временских прилика и ерозије вапнених стена које ослобађају калцијум који се таложи у земљи. Исто тако, може се испрати раствореним у воденој води у рекама, језерима и океанима.

Кад кишница дође у контакт са атмосферским ЦО2, формира Х2ЦО3 који раствара кречњачки камен, ослобађајући Ца2 + и ХЦО3-. Са друге стране, ЦО2 који преноси кишница претвара нерастворљиви карбонат у растворљиви бикарбонат.

Апсорпција и употреба живих бића

Калцијум (Ца2 +) у тлу апсорбују биљке, а у водним телима водени организми. У организму калцијум испуњава различите метаболичке функције и када организми умиру, он се враћа у физичко окружење, ношен отјецањем воде у реке, језера и океане.

Камена формација

Скелети животиња (унутрашњи и спољашњи или шкољке) таложени су на морском дну као део седимената. Слојеви седимената су прекривени и сабијени током милиона година да би формирали вапненасте стене.

Вапненасте стене. Извор: Фердоус / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/3.0)

Каснији дијастрофични процеси (пукотине и кретања земљине коре према горе) излажу стијене на површину. На овај начин се циклус затвара, јер стене поново пропуштају атмосферу (дејство климатских елемената) и пропадају и еродирају.

Фазе циклуса калцијума

Фазе кроз које калцијум пролази у свом циклусу складиштења и циркулације дати су одељци у којима се ти процеси одвијају. То су кора и део земљиног плашта (литосфере), водена тијела (хидросфера) и живи организми.

- Геолошка фаза

У геолошкој фази, подељена у кори и плашту, управо се тамо налази највећа количина складиштења калцијума. Калцијум је пети најбогатији елемент у литосфери, који чини 3,5% земљине коре.

Откривен је да чини део стена као што су кречњак, доломит, лапор и мермер, док кречњак и доломит формирају огромне планинске низове широм планете. На исти начин, он је део других природних једињења као што су гипс и алабастер (калцијум сулфат).

У минералном облику, добија се као калцијум карбонат (ЦаЦО3) из калцита, доломита и других кристалних облика као што је арагонит.

Кречњак

То је врло обилна врста седиментне стене која потиче из древних морских или лакрустинских лежишта (језера), састављена од 99% калцијум-карбоната. Ове стијене формирају водоравне слојеве или се деформишу дијастрофичним покретима, а њихово прозрачивање ствара неутрална до основна тла (пХ 7 или више), богата калцијумом.

Доломит

Састоји се од седиментне стијене формиране у плитким морским наслагама реакцијом хемијске супституције. У овом случају, магнезијум учествује у минералној конформацији, формирајући доломит или калцијум магнезијум карбонат (ЦаМг (ЦО3) 2).

Маргас

То су седиментне стијене формиране од 1/3 до 2/3 калцијумовог карбоната и остатка глине. Ове стене опстају у сувим пределима, пошто су веома подложне воденој ерозији.

Мермер

Ако су кречњачке стене изложене високим температурама и притисцима у дубоким слојевима земљине коре, формира се мермер. Ово је веома компактна метаморфна стена високог степена кристализације.

- Хидролошка фаза

Калцијум се раствара у рекама, језерима и океанима као калцијум хлорид (који је најбројнији јон у овом медијуму) и калцијум карбонат. У океанима је калцијум карбонат (ЦаЦО3) стабилан на дубинама мањим од 4.500 м.

Калцијум се у овом медијуму налази у живим организмима и у вапненачким наслагама на морском дну. Ово је граница дубине компензације карбоната након које се ЦаЦО3 раствара и не формира наслаге кречњака.

- Биолошка фаза

Кретање калцијума из земље до корена. Од ксилема до лишћа биљке. Дхагерти / ЦЦ БИ-СА (хттпс://цреативецоммонс.орг/лиценсес/би-са/4.0)

У овој фази, циклус калцијума достиже своју највећу циркулацију, од виталног је значаја за жива бића, јер је ион Ца2 + део механизама размене ћелијских мембрана. С друге стране, он је основни састојак костију, зуба, љуске јаја и шкољки.

Калцијумске шкољке у шкољкама. Извор: хттпс://цоммонс.викимедиа.орг/вики/Филе:Бивалвиа.јпг

На овај начин калцијум циркулише у биосфери и када организми умиру, он се враћа у седименте да би временом формирао нове стијене.

Људско биће

Изванредан елемент биолошке фазе циклуса калцијума је улога људи у кориштењу овог елемента као сировине. Овај се елемент извлачи, транспортује и користи у великим количинама на различите начине.

У рудницима отворених јама вапненац се вади да би се користио као грађевински елемент или га самљео и користио као индустријска сировина. Шкољке су такође мљевене за припрему ђубрива и других производа.

Шкољке фораминифера и мекушаца

Шкољке ових животиња настају од калцијумовог карбоната, кристализованог у облику калцита или арагонита. То су два минерална облика истог састава (ЦаЦО3), али се различито кристализирају.

Мекушци формирају своје шкољке из течног облика калцијума који се излучују од стране специјализованих ћелија. Унутарњи слој шкољке је натриј формиран од кристала арагонита помешан са протеином конхиолина.

Значај

Циркулација калцијума, формирајући његов карактеристични циклус, од суштинског је значаја да би овај елемент био доступан живим бићима. Захваљујући процесима који ослобађају калцијум из камења и чине га да циркулише, живот постоји онакав какав знамо.

- Битни елемент живота

Калцијум је неопходан за живот, јер је истовремено структурни и метаболички елемент. Конструкцијски је темељни део конформације унутрашњих и спољних скелета.

Код коштаних животиња калцијум је главна компонента костију (унутрашњи костур), такође и зуба. У фораминифери (протетичари) и мекушцима (пужеви и шкољке) главни је састојак за формирање спољашњег костура, односно шкољке.

Метаболизам

Калцијум је транспортно средство у ћелијским мембранама, па има важну улогу у метаболизму. У ћелијским мембранама постоје калцијумови канали који омогућавају пасиван улазак овог елемента у ћелије.

Калцијумски канали. Извор: Улрицх Форстерманн - Елсевиер ГмбХ / Публиц домаин

Овим се регулише однос концентрације калцијума између унутрашњости и спољашње ћелије, активирајући различите метаболичке процесе. На пример, ови механизми су неопходни за функционисање нервног и мишићног система и зато играју релевантну улогу у функцији срца.

- Храна и здравље

Са људског становишта, циклус калцијума омогућава да се овај елемент учини доступним за храну и здравље људи. Прије свега, то је неопходно у производњи и припреми млијечне хране за дјецу.

Слично томе, његово узимање у лековите сврхе користи се у лечењу болести са недостатком калцијума, попут остеопорозе. Ова болест слабљења костију је посебно озбиљна код старијих људи, нарочито код жена.

- Бисери

Када страно тело нападне остриге, прекрива га бисерком и тако настаје бисер. Бисери достижу високе вриједности на тржишту накита широм свијета.

- Индустријска сировина

Вапненац се индустријски користи у разне сврхе, на пример, за производњу цемента. Такође се ово камење користи и директно као грађевински материјал, због њиховог лаког резбарења.

Поред тога, калцијум се користи као деоксидизатор и редукционо средство у различитим процесима, посебно у металуршкој индустрији.

Креч

Као вапно, које се назива и креч за градњу, то су оксиди калцијума који се користе као везиво и облога у грађевинарству. На исти се начин користи у производњи сапуна, папира, стакла, гуме и штављења коже.

Исто тако, има разне намене у прехрамбеној индустрији и у третману воде. Иако се као лишени креч или калцијум хидроксид користи и у индустрији и пољопривреди.

- Регулација пХ тла

Садржај калцијум-оксида у земљи утиче на регулисање пХ вредности. У пољопривреди се вапно користи као пољопривредни амандман за смањење киселости тла, а такође и као ђубриво.

- вапнена или тврда вода

Када вода циркулише у окружењима богатим калцијумом и магнезијумом, она раствара соли ових елемената и позната је као карбоната или тврда вода. Ограничење квалитета воде је 120 мг ЦаЦО3 / литра, изнад чега се вода сматра тврдом.

Вода са високим садржајем калцијума може проузроковати здравствене проблеме, посебно везане за кардиоваскуларни систем. Поред тога, тврда вода ствара вапненасте наслаге у цевима које ометају циркулацију.

- Вапнене пећине и водоносници

У карбонатним стијенама, хидрична ерозија често формира подземне пећинске системе са занимљивим унутрашњим конфигурацијама. Међу њима се истиче стварање сталактита и сталагмита, због наслага калцијум-карбоната из цурења на крововима ових пећина.

Ови карбонски системи такође обављају функцију филтрирања подземних вода због своје порозности, формирајући водоноснике.

Референце

1. Цалов, П. (ур.) (1998). Енциклопедија екологије и управљања животном средином.
2. Цхристопхер Р. анд Фиелдинг, ЦР (1993). Преглед недавних истраживања флувијалне седиментологије. Седиментарна геологија.
3. Маргалеф, Р. (1974). Екологија. Омега издања.
4. Миллер, Г. и ТИЛЕР, ЈР (1992). Екологија и животна средина. Групо Редакција Ибероамерица СА де ЦВ
5. Одум, ЕП и Варретт, ГВ (2006). Основе екологије. Пето издање. Тхомсон.