Kalcium – Gotland

Gotland, Kalcium - Ca

Kalksten, cementtillverkning.

Vad är den gemensamma nämnaren för marmor, kalksten, krita, gips och alabaster?

Grundämnet kalcium i form av kalciumjoner! Kalcium är det femte vanligaste grundämnet i jordskorpan. Det förekommer aldrig fritt i naturen utan alltid i form av en kemisk förening. Kalcium tillhör gruppen alkaliska jordartsmetaller. Kalciummetall framställdes första gången 1808 av engelsmannen Sir Humphrey Davy, som destillerade bort kvicksilver från kalciumamalgam. Amalgamet hade svensken Jöns Jacob Berzelius lyckats tillverkat samma år.

Gotland - en kalkrik ö

Den vanligaste kalciumföreningen är kalciumkarbonat, CaCO3, som kan förekomma som kalksten (marmor är kalksten i ren och välkristalliserad form) och som krita. Gotland består till stor del av kalksten, ibland i form av marmor, t ex den så kallade Hoburgsmarmorn. Typiskt för den gotländska kalkstenen är den stora rikedomen av fossil, t ex sjöliljor, svampfot, skorpioner och benfiskar.

Kalkstenen har sedan lång tid tillbaka varit av industriell betydelse för Gotland och skeppats ut till bl a olika massabruk efter Bottenviken. Viktigare för ön är att det lett till att Gotland är centrum för den svenska tillverkningen av cement. Den kalkrika berggrunden har också medfört att Gotland har en för Sverige speciell flora.

Kalciumföreningar är användbara

Många kalciumsalter är välkända och används i stora kvantiteter. Gips, som t ex förekommer i väggskivor, är hydratiserat kalciumsulfat, CaSO4·2H2O. Bränner man gips försvinner det mesta vattnet, och man kan använda pulvret till gipsbandage. Bandaget hårdnar när den brända gipsen tar åt sig vatten igen. Alabaster är en sedimentär bergart, som består av ren gips. Det liknar till en del marmor och användes av de gamla etruskerna för bildhuggning. Kalciumklorid, CaCl2, vägsalt, kan effektivt sänka temperaturen för isbildning (ned till –31 ºC om blandningen är den rätta), men används också på dammiga sommarvägar eftersom det tar upp fukt ur luften och därmed binder dammet.

Kalciumoxid, CaO, kallas också bränd kalk. Om man sätter vatten till bränd kalk får man släckt kalk, kalciumhydroxid, Ca(OH)2. En uppslamning av hydroxiden i vatten, blandad med sand, kallas kalkmurbruk, och har använts som byggmaterial sedan urminnes tider. Murbruket hårdnar genom att kalciumhydroxiden reagerar med luftens koldioxid och bildar kalciumkarbonat.

Mest cementtillverkning

Den största användningen av kalciumsalter idag är som råvara för tillverkning av cement. Kalksten bränns samman med lera eller sand vid en temperatur av ca 1400 ºC, varvid kalciumsilikat bildas. Detta blandas med lite gips och mals till cementpulver. När vatten tillsätts cementpulvret bildas ett hydrat av kalciumsilikatet. Det är detta hydrat som är den dominerande beståndsdelen i betong. Det gäller att hålla betongen fuktig även efter gjutningen. (Gipsets funktion är att ta upp vatten snabbare och ge en första stelning.)

I stora konstruktioner armeras betongen för att öka hållfastheten. I motsats till kalkmurbruk kan betong härda under vatten, vilket är viktigt vid brobyggen mm. Cement har, liksom kalkmurbruk, en lång historia som byggnadsmaterial. Under romartiden framställdes cement genom att sintra samman kalksten med vulkaniskt slagg.

Varför drabbas inte Gotland av försurning?

Vi hör ofta om försurning av skog och mark, men det drabbar inte Gotland och andra landskap med kalkrika jordar. Om man häller syra på kalksten bubblar det av koldioxid och kalkstenen fräts. Men samtidigt neutraliseras syran. Regnar det surt regn på Gotland tar kalkstenen hand om syran, och lite kalciumjoner löses i regnvattnet. Marken blir inte försurad, men vattnet blir "hårt". I Lummelundagrottan kan man se att jonerna kan återbilda kalksten.

Kalcium i kroppen

Kalcium finns i stora mängder i kroppen, framför allt i skelettet, där det föreligger i form av mineralet hydroxylapatit. Kalciumbrist kan medföra skelettskörhet. Kalciumintaget sker främst via mjölk och mejeriprodukter, men även många grönsaker, t ex kål, innehåller mycket kalcium. Rekommenderat kalciumintag är 800 mg per dag, lite mer för gravida och ammande kvinnor. Dåligt upptag av kalcium kan bero på D-vitaminbrist.

Kalciumjoner, Ca2+, har många funktioner i kroppen. Så kallade kalciumpumpar reglerar jontransport genom cellmembran. 2003 års Nobelpris i kemi handlade om just jonkanaler. Läs mer på http://www.kva.se/KVA Kalciumjoner behövs för funktionen hos många enzymer. De spelar även en viktig roll för blodkärlens sammandragning och därmed för blodtrycket. De behövs också för att skelettmuskulaturen skall fungera. De biologiska funktionerna är kritiska, och kroppen har en högt utvecklad förmåga att reglera halten kalciumjoner i blodet.