கால்சியம் அறிமுகம்
Ca என்ற குறியீட்டால் குறிப்பிடப்படும் கால்சியம், அணு எண் 20 கொண்ட ஒரு கார மண் உலோகம் (alkaline earth metal). இது ஒரு வெள்ளி-வெள்ளை, ஒப்பீட்டளவில் மென்மையான உலோகம் மற்றும் அதிக வினைத்திறன் கொண்டது. கால்சியம் பூமியின் மேலோட்டில் ஐந்தாவது மிக அதிகமாகக் காணப்படும் தனிமம் மற்றும் அனைத்து உயிரினங்களுக்கும் அத்தியாவசியமான ஒரு தனிமம் ஆகும். எலும்பு அமைப்பு, நரம்பு கடத்துதல் மற்றும் தசைச் செயல்பாடு ஆகியவற்றில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.
நீருடன் வினைத்திறன்
கால்சியம் நீருடன் வினைபுரிகிறது, இருப்பினும் சோடியம் அல்லது பொட்டாசியம் போன்ற கார உலோகங்களுடன் ஒப்பிடும்போது குறைவான வீரியத்துடன் வினைபுரிகிறது. கால்சியம் உலோகம் நீருடன் சேர்க்கப்படும்போது, அது கால்சியம் ஹைட்ராக்சைடு மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை உற்பத்தி செய்ய வினைபுரிகிறது.
இந்த வினைக்கான இரசாயன சமன்பாடு: Ca(s) + 2H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq) + H₂(g)
உருவாகும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை குமிழிகளாகக் காணலாம். இந்த வினை வெப்ப உமிழ்வு வினை (exothermic), அதாவது இது வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது. ஆனால் உலோகம் நுண்ணிய வடிவத்தில் இல்லாவிட்டால் அல்லது நீர் சூடாக இல்லாவிட்டால் ஹைட்ரஜன் வாயுவை பற்றவைக்கும் அளவுக்கு வெப்பம் பொதுவாக இருக்காது. கால்சியம் ஹைட்ராக்சைட்டின் கரைசல், சுண்ணாம்பு நீர் (limewater) என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, இது காரத்தன்மை கொண்டது. இந்த வினைத்திறன் காரணமாகத்தான் கால்சியம் உலோகம் இயற்கையில் அதன் தனிம வடிவத்தில் காணப்படுவதில்லை, மாறாக ராஜஸ்தான் மற்றும் மத்தியப் பிரதேசம் போன்ற இந்தியப் பகுதிகளில் பரவலாகக் காணப்படும் சுண்ணாம்புக்கல் (கால்சியம் கார்பனேட்) போன்ற சேர்மங்களில் காணப்படுகிறது.
காற்றுடன் வினைத்திறன்
கால்சியம் உலோகம் காற்றுடன் வினைபுரியும் தன்மை கொண்டது. காற்றுடன் வெளிப்படும்போது, அது எளிதில் மங்கி, அதன் சிறப்பியல்பு உலோக பளபளப்பை இழக்கிறது. இந்த மங்கல் காற்றில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் மற்றும் நைட்ரஜனுடன் அதன் வினைத்திறன் காரணமாகும்.
ஆக்ஸிஜனுடன், கால்சியம், கால்சியம் ஆக்ஸைடை உருவாக்குகிறது: 2Ca(s) + O₂(g) → 2CaO(s)
நைட்ரஜனுடன், அது கால்சியம் நைட்ரைடை உருவாக்குகிறது: 3Ca(s) + N₂(g) → Ca₃N₂(s)
வளிமண்டல வாயுக்களுடன் அதன் வினைத்திறன் காரணமாக, தனிம கால்சியம் பொதுவாக ஆர்கான் போன்ற மந்த வளிமண்டலத்தின் கீழ் சேமிக்கப்படுகிறது, அல்லது ஆக்சிஜனேற்றத்தைத் தடுக்கவும் அதன் உலோகப் பண்புகளைப் பராமரிக்கவும் பாராஃபின் எண்ணெயில் மூழ்கடிக்கப்படுகிறது.
கால்சியத்தின் பண்புகள்
நச்சுத்தன்மை
தனிம கால்சியம் அதன் தூய உலோக வடிவத்தில் சாதாரண சூழ்நிலைகளில் நச்சுத்தன்மை கொண்டதாகக் கருதப்படுவதில்லை. உண்மையில், எலும்பு மற்றும் பல் உருவாக்கம், இரத்தம் உறைதல் மற்றும் தசை சுருக்கம் உட்பட மனிதர்கள் மற்றும் விலங்குகளில் பல்வேறு உயிரியல் செயல்முறைகளுக்கு கால்சியம் ஒரு அத்தியாவசிய பெரிய கனிமமாகும் (macro-mineral). கால்சியம் சேர்மங்களின் அதிகப்படியான உட்கொள்ளல் ஹைபர்கால்சீமியா போன்ற உடல்நலப் பிரச்சினைகளுக்கு வழிவகுக்கும் என்றாலும், தனிம உலோகம் நேரடியாக கடுமையான நச்சு அச்சுறுத்தலை ஏற்படுத்தாது.
கதிரியக்கம்
இயற்கையாகக் காணப்படும் கால்சியம் கதிரியக்கத்தன்மை கொண்டதல்ல. அதன் மிக அதிகமாகக் காணப்படும் மற்றும் நிலையான ஐசோடோப் கால்சியம்-40 ($^{40}$Ca) ஆகும், இது இயற்கையான கால்சியத்தில் 96% க்கும் அதிகமாக உள்ளது. கால்சியம்-41 மற்றும் கால்சியம்-45 போன்ற சில செயற்கையாக உற்பத்தி செய்யப்படும் கதிரியக்க ஐசோடோப்புகள் உள்ளன, ஆனால் இவை இயற்கையாகக் காணப்படுவதில்லை மற்றும் முதன்மையாக அறிவியல் ஆராய்ச்சியில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
எரியும் தன்மை
கால்சியம் உலோகம் எரியக்கூடியது, குறிப்பாக தூள் வடிவில் அல்லது சூடுபடுத்தப்படும்போது. இது காற்றில் பிரகாசமான, பெரும்பாலும் சிவப்பு-ஆரஞ்சு நிற சுடருடன் பற்றிக்கொண்டு கால்சியம் ஆக்ஸைடை உற்பத்தி செய்ய எரியும். நுண்ணிய தூள் வடிவம் அதன் பெரிய பரப்பளவு காரணமாக அதிக தீ அபாயத்தை அளிக்கிறது.
விளக்கமளிக்கும் இரசாயன வினை உதாரணம்
கால்சியம் சேர்மம் சம்பந்தப்பட்ட மிகவும் பிரபலமான மற்றும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் இரசாயன வினைகளில் ஒன்று “சுண்ணாம்பு நீராக்குதல்” (slaking of lime) ஆகும். இந்த வினையில் கால்சியம் ஆக்ஸைடு (CaO), பொதுவாக நீறாத சுண்ணாம்பு (quicklime) என்று அழைக்கப்படுகிறது, நீருடன் வினைபுரிந்து கால்சியம் ஹைட்ராக்சைடை (Ca(OH)₂), நீறிய சுண்ணாம்பு (slaked lime) என்றும் அறியப்படுகிறது, உருவாக்குகிறது.
இரசாயன சமன்பாடு: CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(s)
இந்த வினை அதிக வெப்ப உமிழ்வு வினை ஆகும், இது கணிசமான அளவு வெப்பத்தை வெளியிடுகிறது. நீறிய சுண்ணாம்பு பரந்த பயன்பாடுகளைக் கொண்ட ஒரு அடிப்படைப் பொருள். இது விவசாயத்தில் அமில மண்ணை நடுநிலையாக்க, நீர் சுத்திகரிப்பில் அசுத்தங்களை அகற்ற மற்றும் மிக முக்கியமாக, கட்டுமானத் துறையில் சாந்து, சிமெண்ட் மற்றும் கான்கிரீட் உற்பத்தியில் ஒரு முக்கிய அங்கமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்தியா முழுவதும் வீட்டு வசதி முதல் உள்கட்டமைப்பு திட்டங்கள் வரை பரவலான கட்டுமான நடவடிக்கைகள் இந்த கால்சியம் அடிப்படையிலான பொருட்களையே பெரிதும் சார்ந்துள்ளன. கால்சியம் ஹைட்ராக்சைடு பல இந்திய வீடுகளில் சுவர்களுக்கு வெள்ளை பூசவும் பாரம்பரியமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது.