칼슘

칼슘(Calcium)은 원자번호 20번의 화학 원소로, 기호는 Ca이다. 주기율표에서 알칼리 토금속에 속하며, 지각에서 가장 풍부한 다섯 번째 원소이다. 칼슘은 생물학적으로도 매우 중요한 원소로, 동물의 뼈와 이의 주요 구성 성분이며, 신경 전달, 근육 수축, 혈액 응고 등 다양한 생리 작용에 필수적이다.

물리적 성질

• 원자번호: 20
• 원자량: 40.078(4) u
• 상태: 상온에서 은백색의 고체 금속
• 밀도: 1.55 g/cm³
• 녹는점: 842 °C
• 끓는점: 1484 °C
• 전기음성도: 1.00 (폴링 척도)
• 산화상태: +2

화학적 성질

칼슘은 반응성이 높은 알칼리 토금속으로, 공기 중에서 쉽게 산화되어 흰색의 산화칼슘(CaO)을 형성한다. 물과 반응하여 수산화칼슘(Ca(OH)₂), 즉 소석회를 생성하며, 열을 발생시킨다. 산과도 반응하여 칼슘염을 생성한다.

생물학적 역할

칼슘은 동물의 뼈와 치아의 주요 구성 성분인 하이드록시아파타이트[Ca₅(PO₄)₃OH]의 형태로 존재하며, 골격의 구조와 강도를 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 또한, 신경 전달, 근육 수축, 혈액 응고, 세포막 기능 조절 등 다양한 생리 작용에 관여한다. 칼슘의 혈중 농도는 호르몬에 의해 엄격하게 조절되며, 부갑상선 호르몬(PTH)과 칼시토닌이 중요한 역할을 한다. 칼슘 섭취가 부족하면 구루병, 골다공증 등의 질병이 발생할 수 있다.

용도

칼슘과 그 화합물은 다양한 용도로 사용된다. 산화칼슘(CaO)은 시멘트, 모르타르, 플라스터 등 건축 자재의 주요 성분으로 사용되며, 황산칼슘(CaSO₄)은 석고로 사용된다. 금속 칼슘은 합금 제조, 환원제, 탈산제 등으로 사용되며, 칼슘염은 비료, 식품 첨가물, 의약품 등 다양한 분야에서 사용된다.

동위원소

칼슘은 여러 동위원소가 존재하는데, 가장 풍부한 것은 ⁴⁰Ca이다. 방사성 동위원소로는 ⁴⁵Ca가 있으며, 의학 연구에 사용된다.

주의 사항

금속 칼슘은 공기 중에서 쉽게 산화되므로, 보관 시 주의가 필요하다. 칼슘 화합물 중 일부는 독성을 가질 수 있으므로, 취급 시 안전 수칙을 준수해야 한다.