Calcium im Überblick

Fünfthäufigstes Element der Erdkruste, wichtig für Knochen und Zähne, oft im Kreuzworträtsel abgefragt, … - ...welches silberweiße Metall ist gemeint? Und welche Gemeinsamkeit hat dein Körper mit einer Tropfsteinhöhle?

Wissenswertes zum häufigsten Mineralstoff im Körper

Die Rede ist von Calcium (eingedeutscht auch Kalzium): Ein Mineralstoff, dessen Wichtigkeit wir oft erst dann bemerken, wenn er in unserem Körper fehlt...

Calcium ist ein sehr häufig vorkommendes Element. Mit der Ordnungszahl 20 und dem Elementsymbol Ca ist es uns aus Kreuzworträtseln und dem Chemieunterricht bekannt. Calcium ist ein Erdalkalimetall, ein glänzendes Leichtmetall mit nur geringer Dichte. Es kommt allerdings nur gebunden vor, da es stark mit anderen Elementen reagiert – daher kennen wir Calcium hauptsächlich als Bestandteil von Mineralien. Je nachdem, mit welchem anderen Element Calcium reagiert, entstehen dabei bekannte Verbindungen wie Marmor oder Gips oder auch weniger bekannte Verbindungen wie Dolomit. Zusammen mit Magnesium macht Calcium in Form von Carbonaten die Wasserhärte aus. Wie hartnäckig das Material sein kann, kennt jeder, der seine Kaffeemaschine oder seinen Wasserhahn für eine längere Zeit den Ablagerungen aus dem Wasser überlassen hat.

Doch die Kalkablagerungen können sich auch von ihrer schönsten Seite zeigen, nämlich als Stalaktiten und Stalagmiten in einer Tropfsteinhöhle. Sie entstehen in kalkhaltigem Boden unter der Einwirkung von saurem Regen. Dieser löst den Kalk im Boden auf, dadurch entstehen Höhlen im Gestein. Durch herabtropfendes Wasser bilden sich Sinterröhrchen, in denen sich im Wasser gelöste Salze auskristallisieren: Ein Stalaktit entsteht. Am Boden wächst durch das darauf tropfende Wasser allmählich ein Stalagmit. So entstehen im Laufe von Jahrhunderten die typischen Gebilde einer Tropfsteinhöhle.

Wusstest du schon?

Kennst du Hydroxylapatit? Dieses Mineral ist nicht nur für Stalaktiten in der Tropfsteinhöhle verantwortlich, sondern bildet auch die Grundlage deiner Knochen und Zähne.

Vorkommen und Eigenschaften

 

Vorkommen

Calcium begegnet uns aufgrund seiner Häufigkeit fast überall. Oft nehmen wir es nicht einmal bewusst wahr. Das liegt daran, dass es fast ausschließlich in Verbindungen vorkommt, die das Wort Calcium nicht offensichtlich im Namen tragen. Oder schießt dir bei einer Wanderung durch die Alpen sofort in den Sinn, dass du in den Kalkalpen gerade über das gleiche Element gehst, das für deinen Körper so wichtig ist? Calciumhaltige Minerale sind überall....

Eigenschaften

Calcium ist ein Metall mit einer leicht glänzenden Oberfläche – silbrig und kristallin. Es ist ein sehr guter Leiter für Elektrizität und Wärme, von daher auch für Technik und Wirtschaft interessant.

Wusstest du schon?

Wird Calcium erhitzt, wird es zunächst flüssig, dann gasförmig und verliert in beiden Zuständen seine metallischen Eigenschaften und seine elektrische Leitfähigkeit. Wird der Druck aber weiter erhöht, so kehren diese Eigenschaften wieder zurück, und zwar viel stärker als zuvor und machen Calcium dann zu einem sogenannten Supraleiter.

Hydroxylapatit in Gesteinen und Gewässern

Was nun das Hydroxylapatit betrifft – das Mineral aus der Klasse der Phosphate, Arsenate und Vanadate (Klassifizierung nach Strunz), welches für unseren Körper so wichtig ist – so ist dieses weniger verbreitet als die anderen Calciumverbindungen. Hydroxylapatit bildet sich durch hohen Druck und hohe Temperatur in seiner Umgebung aus Gestein, das geschieht oft tief in der Erde. In verschiedenen Gesteinen kann es sich durch Sedimentation bilden, wenn sich beispielsweise Teilchen aus Flüssigkeiten ablagern. Denk daran, wenn du das nächste Mal im Fichtel- oder Erzgebirge unterwegs bist, oder deinen Urlaub am Lago Maggiore verbringst… überall dort wurde ein größeres Vorkommen Hydroxylapatit festgestellt.

Hydroxylapatit in Mensch und Tier

In lebenden Organismen findet Biomineralisation statt. Dies ist ein Vorgang, bei dem in einem Körper mineralische Produkte gebildet werden. Zu mehr als 50 Prozent bestehen die Knochen von Wirbeltieren - also auch von uns Menschen - aus Hydroxylapatit, einem Calciumphosphat, welches aus Phosphat- und Calciumionen besteht. Nicht von ungefähr wird Calcium daher auch als Knochenmineral bezeichnet.

Das ebenfalls zu etwa einem Drittel vorhandene Kollagen bewirkt, dass das Hydoxylapatit kristallisiert und seine Festigkeit erhält. Beim Festwerden richten sich diese Kristalle nach Zug-, Druck,- und Spannungskräften aus, was wiederum zu einer sehr stabilen und festen Struktur des Ganzen führt. Aufgrund dieser Festigkeit und Härte waren schon in grauer Vorzeit Knochen als unverwüstliche Werkzeuge und Waffen heiß begehrt. Von der Dauerhaftigkeit dieser Strukturen bekommen wir eine Ahnung, wenn wir überlegen, welch lange Zeiträume fossile Knochenfunde schon überdauert haben und noch überdauern werden. Und genau dieser Stoff macht auch unsere Knochen stark und fest.

Auch im Zahnschmelz ist Hydroxylapatit der Hauptbestandteil – darum ist der Zahnschmelz auch so hart. Durch Zufuhr von Fluorid-Ionen erhält er noch einmal eine besondere Festigkeit.

Verwendung und Funktionen

Verwendung und Funktion von Calcium in Chemie und Technik

    • Calcium ist ein Reduktionsmittel. Als solches wird es zur Herstellung von anderen Metallen verwendet.
    • Wichtig in der Stahl- sowie in der Aluminiumherstellung
    • Grundlage für Ätzkalk
    • In Form von Kreide ist Calcium Bestandteil von PVC und anderen Kunststoffen. Es dient dort der Festigkeit und der Stabilität.
    • Das Konglomerat aus Calcium, Sauerstoff und Kohlenstoff – nämlich Calciumkarbonat – wird oft zur Papierherstellung verwendet.
    • Futterkalk findet, wie der Name bereits vermuten lässt, seine Anwendung in der Tierhaltung.

 

Nutzen und Funktion von Calcium im menschlichen Körper

    • Calcium ist wichtig für den Erhalt der Festigkeit unserer Knochen und Zähne. Es beugt Osteoporose vor.
    • Calcium trägt zur Funktion von Verdauungsenzymen bei und ist mitverantwortlich für die Muskelkontraktion.
    • Calcium ist wichtig für die Übertragung von Signalen zwischen den einzelnen Nervenzellen in unserem Körper.
    • Calcium ist an der Zellteilung und auch an der Blutgerinnung beteiligt.

Was heißt das für uns?

Calcium ist überall reichlich vorhanden – so reichlich, dass wir oft kaum darüber nachdenken. Nimmst auch du es für selbstverständlich?

Das kann ein fataler Fehler sein, wenn es um unsere Gesundheit geht. Nach diesem kleinen Exkurs und Überblick zu Calcium als einem Element und als Bestandteil unserer Umwelt wird es im Folgenden darum gehen,

Fazit

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Quellen

Strunz, Hugo: Mineralogische Tabellen. 8. Auflage, Akademische Verlagsgesellschaft Geest und Portig, Leipzig 1982.
https://www.scinexx.de/news/technik/calcium-und-co-verblueffen-chemiker/
https://www.seilnacht.com/Minerale/kreisl.htm

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