Ca

鈣是一種化學元素，它的化學符號是Ca，它的原子序數是20，是一種銀白色的堿土金屬，具有中等程度的軟性。雖然在地殼的含量也很高，為地殼中第五豐富的元素，占地殼總質量3%^[1]，因為它的化學活動性頗為活潑，可以和水或酸反應放出氫氣，或是在空氣中便可氧化(形成致密氧化層(氧化鈣))，因此多以離子狀態或化合物形式存在，而沒有實際存在的"鈣礦"。在工業上的主要礦物來源如石灰巖，石膏等，在建筑(水泥原料)、肥料、制堿、和醫療上用途佷廣。

自然界有六種穩定同位素存在，另有11種放射性同位素。

鈣的特性

鉀 - 鈣 - 鈧 鎂

鈣在元素周期表中的位置

總體特性

名稱, 符號, 序號：鈣、Ca、20

系列：堿土金屬 族, 周期, 元素分區：2族, 4, s

密度、硬度：1550 kg/m³、1.75

顏色和外表：銀白色

地殼含量：3.39 %

原子屬性

原子量：40.078 原子量單位

原子半徑 (計算值)：180（194）pm

共價半徑：174 pm

范德華半徑：無數據

價電子排布：[氬]4s²

電子在每能級的排布：2，8，8，2

氧化價（氧化物）：2（強堿性）

晶體結構：面心立方晶格

物理屬性

物質狀態：固態（順磁性）

熔點：1115 K（842 °C）

沸點：1757 K（1484 °C）

摩爾體積：26.20×10^-6m³/mol

汽化熱：153.6 kJ/mol

熔化熱：8.54 kJ/mol

蒸氣壓：254 帕（1112K）

聲速：3810 m/s（293.15K）

其他性質

電負性：1.00（鮑林標度）

比熱：632 J/(kg·K)

電導率：29.8×10⁶/(米歐姆)

熱導率：201 W/(m·K)

第一電離能：589.8 kJ/mol

第二電離能：1145.4 kJ/mol

第三電離能：4912.4 kJ/mol

最穩定的同位素

核磁共振特性

⁴³Ca

核自旋 -7/2

靈敏度 0.0064

發現

1808年，英國的戴維、瑞典的貝采利烏斯、法國的蓬丁，使用汞陰極電解石灰石制得在電解質，在陰極的汞齊中提出金屬鈣。

從此鈣被確定為元素，并被命名為Calcium，元素符號是Ca。Calcium來自拉丁文中表示生石灰的詞calx。

制備

有電解法及還原法兩種方式。

其中電解法是拉特瑙(W.Rathenau)于1904年首先應用的，所用的電解質為CaCl₂和CaF₂的混合物。電解槽陽極用石墨等作內襯，陰極用鋼制成。電解析出的鈣漂浮在電解質表面，同鋼制陰極接觸而冷凝在陰極上。

還原法是生產金屬鈣的主要方法。通常用石灰石為原料，經燒成氧化鈣，以鋁粉作還原劑。粉碎的氧化鈣與鋁粉按一定比例混合均勻，壓制成塊。

同位素

主條目：鈣的同位素

用途

自然界的鈣

通常水中含鈣鎂離子即稱之為硬水。而硬度是由水溶液中的礦物質含量多寡而決定，而且會特別指caco3mgco3含量。常用ppm (CaCO3)或mgCaCO3/L H2O表示。

對人體的影響

鈣是人體必需的礦物質營養素，所有的細胞都需要鈣。鈣離子Ca²⁺在生物體中是許多生化過程及生理過程的觸發器，如觸發肌肉收縮、釋放激素、傳遞脈沖、促進血液凝結、調節心律和分泌乳汁等等。Ca²⁺尤為各種高級生物體所必需。 現代醫學研究表明，鈣營養與體內免疫、神經、內分泌、消化、循環、運動、生殖等十多個系統的功能密切相關，鈣離子參與生命進化及生命運動的全過程。基礎醫學臨床醫學的研究已證實鈣離子對生命的影響巨大，也就是說人類健康離不開鈣^[2]。

人體的含量與分布

人體的鈣含量約1～1.25kg，占體重1.5～2％，鈣原子數目僅次于C、H、O、N等四種非金屬元素。每千克非脂肪組織中平均約含鈣20～25g。體內鈣99％以上都分布在骨骼和牙齒中，其余不足1％的鈣分布在體液及全身各組織器官中，是多種生理活動的參與者。這1%在人體的組織及血液中鈣的濃度必需保持恒定，不能太高也不能太低，否則會威脅生命安全。

骨骼鈣

鈣是骨骼、牙齒和細胞壁形成時的必需結構成分。骨鈣的組成主要是羥磷灰石結晶，占骨骼重量40％以上，其次是碳酸鹽、檸檬酸鹽以及少量氯化物和氟化物的形式。骨鈣對維持血鈣的濃度極為重要，被稱作人體鈣元素的“儲存庫”。當血鈣濃度降低時，可迅速動員骨鈣補充，此過程即為骨質分解；反之鈣則在骨骼“暫存”。

牙齒鈣

牙齒的化學組成大部分與骨一致，牙齒的表層為牙釉質（又稱琺瑯質），除了5％水外，全部由嵌入有機基質中的無機物（羥磷灰石及氟磷酸石）組成。其中羥磷灰石所占比例超過98％，結構非常嚴密，成為人體中最硬的部分，對牙齒咀嚼、磨碎食物具有重要意義。牙本質中羥磷灰石占70％左右，牙骨質中約占40％，它們的結構與骨類似。牙齒一旦形成和鈣化后，新陳代謝就降到最低程度。維生素A、C、D的攝取，對牙的正常發育及鈣化是必不可少的。缺少維生素A會導致牙的不完全鈣化，使其硬度小；缺少維生素C影響牙中有機基質的形成；維生素D不但能幫助鈣的吸收而且明顯地促使鈣、磷在牙中的沉積。

血鈣

血漿中的鈣有48%為離子形式，46%與蛋白質結合，3%為復合物形式（Complex），還有3%未被確認。血漿中鈣濃度大約為10～11 mg／100 mL，無年齡、性別差異。鈣離子對神經組織有特殊且重要的影響，如果血鈣離子濃度下降，神經組織會過度興奮，導致手足抽蓄；另一方面，高血鈣抑制神經興奮。血鈣的濃度相當穩定，由副甲狀腺素（PTH）精密控制，使骨鈣和血鈣處于平衡之中。血鈣濃度低，則由骨鈣補充；反之，血鈣濃度高，則將鈣沉積于骨中儲存，或經腎臟于尿中排出體外。

消化與吸收

維他命D在小腸對鈣的吸收中扮演重要的角色，它可增加小腸細胞膜上和細胞質的鈣結合蛋白質的總量。維他命D缺乏者會因為鈣吸收不足而易患有軟骨病（rickets）。

攝取量

世界各地區的鈣攝取量有很大的差異，歐美等發達國家平均毎人每日攝取850毫克，而非洲、拉丁美洲及大部分開發中國家只有344毫克，相差一倍以上。因此鈣攝取不足在開發中國家是個嚴重的健康議題^[3]。

鈣的建議攝取量

食物來源^[6]

自然的食品以牛奶和優酪乳所含的鈣最多，其他食物如干豆類、魚、豆腐、深色的蔬菜如花椰菜、甘藍類蔬菜和芥蘭菜等都含有豐富的鈣。此外還有很多添加鈣強化的食物，例如：橙汁、蔓越莓汁、早餐谷類食品等。也有人服用鈣補充劑以補不足。然而攝取過量的鈣可能導致腎結石 。最新的膳食標準指出鈣的上限攝取量是每天2500 mg；一般人每天只須從自然食物和補充劑中攝取1500 mg的鈣，便已經足夠。

鈣補充劑（Dietary calcium supplement）

鈣補充劑的主要成分為鈣化合物，如碳酸鈣、檸檬酸鈣、乳酸鈣等，其中吸收率最高的為檸檬酸鈣約35％，碳酸鈣為27％，乳鈣質為29％，磷酸鈣為25％。碳酸鈣取材于牡蠣殼或珍珠貝等，葡萄糖酸鈣的溶解度較大。選購鈣補充劑應注意鈣離子的含量與鈣的來源。

與其他營養素之關系

維生素D有利于鈣質的吸收與利用。磷與鈣會相互拮抗競爭，影響彼此的吸收。飲食的鈣磷比例對嬰兒非常重要，比例失調會導致抽筋，對兒童及成人則較無影響。理論上鈣磷攝取是以1：1的比例最佳，但實際上有困難，因為鈣只存在于少部份的食物，磷卻幾乎存在所有的食物。如果鈣質攝取量偏低，又攝取大量的磷時（鈣：磷＜１：３），血鈣會下降，骨礦物質會分解釋出鈣，最終造成骨質流失；這種情形在老年人及停經婦女最為明顯。當鈣攝取不足時，食物中的蛋白質有利于鈣質的吸收；不過鈣攝取充足時，蛋白質就沒有促進吸收的效果。過量的蛋白質與脂肪則會促進鈣質的排泄，造成鈣質的流失。鈣質攝取過量會影響鐵、鋅等微量礦物的吸收。

鈣與疾病預防

攝取足夠鈣質可以預防骨質疏松癥、直腸癌、降低男性前列腺癌的風險、維持血壓平衡。每天至少補充約800毫克的鈣質是最有效預防直腸癌的鈣攝取量，更年期婦女補充足夠的鈣質可以提高高密度脂蛋白（HDL）的濃度，這代表降低心血管疾病的風險與致命性。

鈣信號

植物細胞能夠探知病原體，從而激發一個讓植物對感染產生抵抗力的防衛系統。植物防衛通道中一個最早的步驟涉及胞質溶解鈣水平的增加。然而，Ca2+信號導致有效植物免疫響應的機制尚不清楚。

醫學化驗

英文名

calcium

別名

血清鈣,Ca

正常值

鄰甲酚酞絡合酮比色法、甲基麝香草酚藍比色法： 鈣總量： 兒童2.25～2.67mmol/L (9.02～10.7mg/dl) 成人2.03～2.54mmol/L (8.2～10.2mg/dl) 。

離子選擇電極法：離子鈣：成人：1.13～1.35mmol/L (4.5～5.4mg/dl) 。

化驗結果意義

(1)高血鈣： ①骨吸收，腎小管再吸收，腸腔吸收增加：原發性或繼發性甲狀旁腺功能亢進癥、多發性骨髓瘤、結節病等。 ②腸道吸收，骨吸收增加：維生素D中毒、肉芽腫類疾病(類肉瘤病等)、白血病。 ③腸腔吸收，腎小管再吸收增加：牛奶-堿綜合征。 ④骨吸收增加：合并癌癥的高鈣血癥、甲狀腺功能亢進、嗜鉻細胞瘤、維生素A中毒。 ⑤腎小管再吸收增加：噻嗪類利尿劑、家族性低鈣尿性高鈣血癥(FHH)。 ⑥原因不明：艾迪生病。

(2)低血鈣： ①骨吸收，腎小管再吸收，腸道吸收下降(障礙)：甲狀旁腺功能低下癥(手術，原因不明)、假性甲狀旁腺功能減退癥。 ②骨吸收，腸道再吸收降低：慢性腎功能不全、佝僂病、軟骨病等。 ③骨吸收下降：抗痙攣劑。 ④骨中鈣蓄積亢進：甲狀旁腺、甲狀腺功能亢進術后、骨形成性轉移性骨病變等。 ⑤腎小管再吸收降低：腎小管障礙(伴維生素D活性化障礙)、糖、鹽皮質類固醇過剩等。 ⑥軟組織鈣沉著增加：胰腺炎(PTH分泌不全)。

化驗取材

血液

化驗方法

血液無機物測定

化驗類別一

血液生化檢查

化驗類別二

血液無機物測定

化驗資料來源

《新編臨床檢驗與檢查手冊》、《新編化驗員工作手冊》

參考資料

1. ^ 柯清水. "（2000[民89]）．【新世紀化工化學辭典】 The new century dictionary of chemical engineering and chemistry". 第一版，正文書局.ISBN 957-40-0253-5
2. ^ Gropper SS, Groff JL, et al. "（2005）Advanced Nutrition and Human Metabolism, 4th ed., pp". 380-392. Wardswirth, ISBN 0-534-55986-7
3. ^ WHO/FAO. "(2004) Vitamin and mineral requirements in human nutrition". 2nd ed, pp.59-93. WHO:Geneva
4. ^ 行政院衛生署. "（2003）國人膳食營養素參考攝取量及其說明". 修訂第六版，pp. 257-298。臺灣行政院衛生署，ISBN 957-01-4677-X
5. ^ Institute of Medicine . "（1997） Dietary Reference Intakes for Calcium, Phosphorus, Magnesium, Vitamin D, and Fluoride". pp. 71-145. National Academy Press, ISBN 0-309-06403-1
6. ^ . "http://www.cfsan.fda.gov/~dms/ca-5.html".
7. 相關文獻

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