סידן

סידן

סקנדיום - סידן - אשלגן
Mg Ca Sr       20 Ca                                                                                                                                                                                                                                                                                           הטבלה המחזורית
נתונים בסיסיים
מספר אטומי	20
סמל כימי	Ca
סדרה כימית	מתכת אלקלית עפרורית
מראה
אפור עמום/כסוף
תכונות אטומיות
משקל אטומי	40.078 u
רדיוס ואן דר ואלס	197 pm
סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה	2, 8, 8, 2
קונפיגורציה אלקטרונית	[Ar] 4s²
דרגות חמצון	1, 2
תכונות פיזיקליות
צפיפות	1,550 kg/m3
מצב צבירה בטמפ' החדר	מוצק
נקודת רתיחה	1,757.15K (1,484°C)
נקודת התכה	1,115.15K (842°C)
לחץ אדים	254Pa ב-1,112K
מהירות הקול	3,810 מטר לשנייה ב-293.15K
שונות
אלקטרושליליות	1.00
קיבול חום סגולי	632 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית	29.8 106/m·Ω
מוליכות חום	201 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה	589.8 kJ/mol
היסטוריה
מגלה	האמפרי דייווי
תאריך גילוי	1808
נקרא על שם	lime (לטינית)

סידן (Calcium) הוא יסוד מתכתי ממשפחת המתכות האלקליות העפרוריות שסמלו הכימי Ca ומספרו האטומי 20.

הסידן הוא מינרל חשוב המשתתף בתהליכים ביולוגיים רבים, החל מהפעלת שרשרת מעבר אותות ועד להפעלת אנזימים חשובים. הוא היסוד האחראי על כיווץ השרירים והוא הכרחי לחיי האדם. רמות הסידן בגוף מבוקרות בקפידה.

תכונות

הסידן הוא מתכת אלקלית עפרורית רכה שצבעה אפור. סידן מתלקח בלהבה צהובה-אדומה ובחשיפה לאוויר פני השטח מגיבים עם החנקן האטמוספירי ויוצרים שכבה דקה של סידן ניטרידי (Ca₃N₂₎. סידן מגיב עם מים תוך פליטת מימן ויצירת סידן הידרוקסידי ₂(Ca(OH.

שימושים

מלחי סידן רבים הם חומרים ידועים שבהם משתמשים בחיי היום-יום: גיר (לסימון) וגבס (סידן גופרתי), אבן גיר (סידן פחמתי), סיד (סידן חמצני; קרוי גם ליים) ועוד. שימושים נוספים:

• לסידן חשיבות במיצוי מתכות כמו אורניום, צירקוניום ותוריום.
• סידן עוזר לסלק חמצן, גופרית ופחמן מסגסוגות.
• לסידן חשיבות בייצור סגסוגות של אלומיניום, בריליום, נחושת, עופרת ומגנזיום.
• ייצור מלט וטיח בתעשיית הבנייה.
• הבסיס לייצור אור דרומנד
  • תזונה- סידן משמש בתור תוסף מזון לחיזוק מוצרים שונים כגון מוצרי חלב,ירקות,מזונות מועשרים טופו ועוד... וכך תזונה נכונה של מוצרים המכילים סידן יכולה לתרום להרבה דברים חיוניים המערכות הגוף כגון:בריאות העצמות,תמיכה בתפקוד השרירים,תמיכה בתפקוד הלב ובריאות מערכת העצבים...
  • בריאות העצמות והשיניים -הסידן הוא המרכיב המרכזי במבנה העצמות והשיניים לסידן תפקיד חשוב בשמירה על הצפיפות ועל החוזק של העצמות .
  • תעשיית התרופות- סידן משמש להכנת תוספי סידן לאנשים שגופם לא צורך/מקבל את הסידן הראוי. אך הוא מרכיב של הרבה תרופות או חומרים העוזרים לרפואה כמו גבס רפואי.
  • תעשיית הבנייה- הסידן משמש כחומר גלם עיקרי לייצור מלט וסיד.
  • תעשיית הזכוכית- סידן משמש גם בייצור הזכוכית בעיקר כדי להגביר את החוזק של הזכוכית ולמנוע היוצרות בועות בזכוכית.
  • טיהור מים- סידן משמש בתהליכי טיהור המים להפחתת חומציות ולהסרת מזהמים.

היסטוריה

הסידן הוכר כבר במאה ה-1 על ידי הרומאים, שהיו משתמשים בו כסיד. הסידן בודד לראשונה מצורתו המתכתית על ידי האמפרי דייווי ב-1808 באלקטרוליזה של תערובת סידן חמצני (CaO) וכספית חמצנית (HgO). היסוד סידן (Calcium) התגלה על ידי הכימאי הבריטי המפרי דייווי (Humphry Davy) בשנת 1808 בבריטניה. דייווי היה מהמדענים הבולטים של תקופתו, והתמחה באלקטרוכימיה. הוא גילה את הסידן באמצעות שיטה שנקראת אלקטרוליזה, שבה הוא פירק מלחי סידן (סידן הידרוקסיד) באמצעות זרם חשמלי כדי לבודד את היסוד הטהור.

תגלית זו הייתה חלק ממחקר רחב יותר שלו שבמהלכו הוא גילה גם יסודות נוספים כמו נתרן ואשלגן.

צורה בטבע

הסידן הוא היסוד החמישי הכי נפוץ בקרום כדור הארץ. צורתו השכיחה ביותר היא אבן הגיר. נוכחות של אבן גיר באזור גאוגרפי מסוים מעידה בדרך-כלל על כך שבעבר הרחוק היה האזור מכוסה ים; מרבצי אבן הגיר מורכבים ממיליוני בעלי חיים ימיים אשר מתו, התפרקו ושקעו לקרקעית הים. עובדה זו מעידה על השכיחות הרבה של הסידן בגופם של יצורים חיים.

היסוד סידן אינו מופיע בטבע כיסוד טהור, אלא כתרכובות. בטבע, סידן נמצא לרוב במצב קשור עם חומרים אחרים, במיוחד במלחי סידן, כמו:

1. סידן פחמתי (CaCO₃): נמצא באבן גיר, באבן קלציט ובשוניות אלמוגים.

2. סידן גופרתי (CaSO₄): נמצא בסלעים כמו גבס.

3. סידן סיליקט: מרכיב חשוב באבן חול ובסלעים אחרים.

סידן יכול להימצא גם בשכבות אדמה ובמים במצבים שונים, אך הוא לא קיים בטבע במצבו החופשי (כיסוד).

תרכובות

סיד (סידן חמצני - CaO) משמש בהרבה בתי זיקוק כימיים והוא מופק בחימום והוספת מים זהירה. כשסיד מעורבב עם חול הוא מתקשה והופך למלט תוך קליטת פחמן דו-חמצני.

איזוטופים

לסידן 6 איזוטופים יציבים, ⁴⁰Ca ו-⁴¹Ca הרדיואקטיבי עם זמן מחצית חיים של 103,000 שנים מופיעים בטבע. 97% מהסידן בטבע הוא ⁴⁰Ca. איזוטופ זה הוא לעיתים תוצר דעיכה של ⁴⁰K, או ⁴⁰Ar. בעוד תארוך בעזרת אשלגן וארגון נפוץ בגאולוגיה, ל-⁴⁰Ca אין כל שימוש. שכיחותו בטבע מנעה את שימושו בתיארוך רדיואקטיבי.

⁴⁸Ca הוא איזוטופ בעל "מספר קסם" כפול, כלומר בעל כמות מקסימלית של נוקלאוטידים (20 פרוטונים ו-28 נייטרונים) בקליפות הגרעיניות, דבר ההופך אותו ליציב במיוחד. הפגזת פלוטוניום-244 (94 פרוטונים) בגרעין סידן-48, איפשרה ליצור את האטומים של היסוד פלרוביום (Z=114).

סידן ביצורים חיים

ערך מורחב – משק הסידן

חשיבותו של הסידן בביולוגיה עליונה; היסוד קיים בכל היצורים החיים, והוא חיוני לחיים. בבעלי חיים מהווה הסידן מרכיב חשוב בעצמות. שלדים מסוגים אחרים ביצורים אחרים, כגון מעטפות קשיחות בחרקים וקונכיות למיניהן, מכילים אף הם סידן.

תפקידו של הסידן בתא חשוב אף יותר, ואוניברסלי הרבה יותר: סידן הוא חומר האיתות התאי החשוב ביותר. יוני סידן מסוגלים להיכנס אל התא ולצאת ממנו דרך משאבות ותעלות הנמצאות בקרום התא. כניסה ויציאה של סידן גורמות להתנעתם או להפסקתם של שלל תהליכים בתא: התכווצות מכנית (בתאי שריר בבעלי חיים, למשל), הפרשת חומרים מהתא, העברת אות חשמלי לתא שכן (בנוירונים, תאי העצב בבעלי חיים, למשל) ועוד.

מאגר יוני הסידן הנמצא בסביבה החיצונית של תאי הגוף באדם מגיע מן העצמות דרך מחזור הדם. הבקרה על משק הסידן, ובכלל זה כמות הסידן הנפלטת מהעצמות אל הדם, נעשית על ידי מספר אזורים במוח.

סידן בתפריט האדם

הסידן מהווה חלק חשוב מהרגלי אכילה נכונים. חסרים בסידן יכולים להשפיע לרעה על התהוות העצמות והשיניים. לחלופין, עודף של סידן בדם עלול לגרום לאבנים בכליות ולבעיות נוירולוגיות (כגבול עליון נחשב מעל 2500 מ"ג ליום). חסרים בסידן לאורך זמן עלולים להוביל למחלת הרככת (ובמבוגרים - לאוסטאומלציה, להבדיל ממחלת דלדול עצם - אוסטאופורוזיס). מסיבות אלו חשוב להקפיד על צריכה סדירה ונכונה של סידן לאורך החיים.

צריכה יומית מומלצת

גיל	צריכה יומית במ"ג
עד חצי שנה	210
חצי שנה עד שנה	270
שנה עד שלוש	500
4 עד 8	800
9 עד 18	1,300
19 עד 50	1,000
51 ומעלה	1,200
נשים בהריון ומניקות	1,200
נשים בגיל המעבר	1,500

מעכבים ומשפרי ספיגה

קיימים מספר יסודות המעכבים את ספיגת הסידן בגוף (משום שהם נקשרים אליו ומורידים את ספיגתו), בהם זרחן, אשר נוכחות גבוהה שלו הוכחה כפוגעת בבניית עצם בחולדות (חומצה זרחתית נמצאת באחוזים גבוהים במשקאות מוגזים), מגנזיום, ברזל ומנגן. בנוסף, ככל שרמת הסידן בגוף גבוהה יותר, כך מידת הספיגה שלו יורדת ולכן כדי להגביר את ספיגתו יש לפרוס את צריכתו על פני היום ולא לקחת את כל כמות הסידן היומית בפעם אחת.

הסידן נספג דרך שני מנגנוני ספיגה עיקריים: הראשון, דרך תעלות אקטיביות אשר משופעלות על ידי ויטמין D, והשני, דרך מעבר פסיבי תלוי ריכוזים. ויטמינים נוספים אשר תורמים לספיגת סידן הם ויטמין C וויטמין A. ישנו קשר מובהק בין ספיגת הסידן וכמות האשלגן בדם. חלק מתוספי הסידן צריכים להימצא בסביבה חומצית על מנת להיספג, אך נכון להיום לא קיימות עדויות המוכיחות כי סידן מסיס נספג טוב יותר מסידן שאינו מסיס.

סידן יכול להופיע כמלחים שונים, מתוכם שלושת המלחים העיקריים המשמשים כתוסף תזונה הם סידן קרבונט, סידן ציטראט וסידן גלוקונט. סידן קרבונט נחשב לבעל העלות/תועלת הגבוהה ביותר, כיוון שעלותו היא הנמוכה ביותר מבין תוספי הסידן וספיגתו קרובה מאוד לזו של התוספים היקרים יותר.

מוצרים עתירי סידן

מוצרי חלב כמו חלב וגבינה, הם המקורות המוכרים ביותר לצריכת סידן (100 מ"ג סידן ל-100 מ"ל/גרם מוצר). גבינות מסוימות (כמו גבינה צהובה) עשירות מאוד בסידן ויכולות להגיע לכמות של 850 מ"ג סידן ל-100 גרם.

מקורות אחרים לסידן כוללים (למאה גרם מוצר):

• ירקות כגון ברוקולי, גזר, במיה.
• טחינת שומשום (70-200 מ"ג) וטחינה משומשום מלא (500–900 מ"ג)
• אצות ים שונות (כ-150 מ"ג)
• אגוזים וגרעינים ושקדים (100–240 מ"ג)
• קטניות כמו שעועית, עדשים, חומוס
• טופו ומוצרי סויה (100-130 מ"ג)
• מיץ תפוזים (50 מ"ג)
• מאכלי ים כגון צדפות וחסילונים
• דגים בעלי עצמות רכות כמו סרדינים וטונה (443 מ"ג)
• שיבולת-שועל (כ-240 מ"ג)
• חיטה מלאה
• ביצה (כ56 מ"ג).

משקאות סויה רבים מועשרים באופן מלאכותי בסידן. רוב סוגי משקה הסויה, משקה שקדים ומשקאות דומים הנמכרים ברשתות השיווק מכילים שיעור סידן דומה לחלב פרה: 100-120 מ"ג סידן ל-100 מ"ל משקה.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא סידן בוויקישיתוף

• סידן ב-Webelements (באנגלית)
• מידע מקיף על סידן באתר healtip
• science/calcium-ion סידן, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
• סידן, דף שער בספרייה הלאומית