カルシウムは、化学
元素として
原子番号20(
元素記号Ca)を持ち、自然界で広く存在する重要な
金属
元素です。この
元素の名称は、
ラテン語で「石」を意味する「calx」に由来しており、古代ローマ時代から知られています。
性質
カルシウムは非常に柔らかい
金属で、
比重は約1.55。常に+IIの
酸化数を持ち、
酸素や
水、
二酸化炭素と反応しやすいため、不活性ガスや鉱油中での保存が推奨されています。また、
カルシウムは加熱すると
炎をあげて
燃焼します。
水と反応することで
水素を生成し、
石灰水と呼ばれる
水酸化
カルシウムの
水溶液が得られます。この
石灰水に
二酸化炭素を通すと、炭酸
カルシウムの白い沈殿が現れる反応が見られます。また、炭酸
カルシウムは加熱によって酸化
カルシウム(生
石灰)を生成します。酸化
カルシウムは
水と反応して消
石灰を作り、これは産業用として広く使用されています。
歴史的背景
カルシウムは古代から知られており、化合物が様々な用途に用いられました。特にラボアジエの33
元素の中にも含まれており、工業や
建設資材としての利用が進められてきました。最初の
セメントとして知られる気硬性
セメントは9000年前に
イスラエルで使われていました。これは
石灰岩を熱して作り出したもので、
空気中の
水分と反応することで硬化します。今日に至るまで、
セメントや
モルタルなどの
建築資材に
カルシウムは欠かせないものとなっています。
日本では
石灰岩資源が豊富で自給自足してきたものの、近年は生産量が減少しています。
建設においては、特にポルトランド
セメントが主流ですが、酸性雨による
石材への影響が懸念されています。
生物学的重要性
カルシウムは人体や
植物にとって必須の
ミネラルです。成人男性の場合、体内には約1キロの
カルシウムが存在し、主に骨や歯のヒドロキシアパタイトの形で蓄えられています。生体内の
カルシウムイオンは、細胞内外での情報伝達や
筋肉の収縮、
細胞膜の安定化などに関与しており、非常に重要な役割を果たしています。
カルシウムの必要摂取量は700 mgとされていますが、個人の状況に応じて調整が必要です。過剰摂取は高
カルシウム血症を引き起こす可能性があるため、適正な範囲を守ることが大切です。近年の研究では、
カルシウムの摂取と骨折リスクの関係が再評価されており、特に食事からの
カルシウム摂取が推奨されています。
実用的な用途
カルシウムは
建設資材としての他、医療、農業、工業、食品製造など幅広い分野で利用されています。特に
セメント製造と
水処理では重要な役割を果たしており、消毒剤や
肥料としても使われます。また、最近では栄養補助食品としての需要も高まっています。
カルシウムは単なる
元素ではなく、古代から現代まで人類生活の多くの側面に深く関わっている重要な物質です。