鈣是怎樣一種元素呢?“千錘萬鑿出深山,烈火焚燒若等閑?!痹娭幸髡b的石灰就與它密切相關(guān)。它還是古建筑涂料的主要原材料,更是保證身體茁壯成長的“功臣”。走近鈣元素,看看它的閃光點(diǎn)你都知道哪些?
略施魔法,鈣來塑造百變地形
自然界中,鈣元素常以各種礦物的形式存在,如石灰石(碳酸鈣)、石膏(硫酸鈣二水合物)和螢石(氟化鈣)。地球上很多自然形成的神奇地質(zhì)和地貌,如鐘乳石和石筍,都是因?yàn)閹r石中含有鈣物質(zhì)才得以沉積而成。
鈣元素是地殼中含量第五高的元素,它的化學(xué)性質(zhì)非?;顫姟I弦黄谖覀冊诮榻B鉀元素時提到,鈣元素也是由英國化學(xué)家戴維通過電解提取出的。1808 年,在電解分離出鉀和鈉的基礎(chǔ)上,戴維通過電解石灰(氧化鈣)和氧化汞的混合物,首次分離出銀色、柔軟、輕質(zhì)的金屬鈣。
不只是建筑原材料,鈣還參與古法傳承
戴維分離鈣元素距今只有兩百多年,但人類利用含鈣物質(zhì)的歷史已十分悠久。
石灰,是最早被人類廣泛使用的含鈣物質(zhì)。第一座有史料記載的石灰窯可追溯到公元前2500 年,發(fā)現(xiàn)于美索不達(dá)米亞的卡法賈。
1500 百年前,我國古代農(nóng)業(yè)名著《齊民要術(shù)》記載了人類最早使用的天然染料——靛藍(lán)的生產(chǎn)過程:“率十石甕,著石灰一斗五升,急手摔之,一食頃止。澄清瀉去水,別作小坑,貯藍(lán)淀著坑中。候如強(qiáng)粥,還出甕中,藍(lán)淀成矣。”在這個過程中,石灰是除了原料藍(lán)草外唯一添加的化學(xué)物質(zhì),這種傳承了幾千年的植物染色工藝正是利用了石灰、水和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣,來吸附水中懸浮的藍(lán)色染料,從而形成了沉淀狀的靛藍(lán)。
到了現(xiàn)代社會,含鈣物質(zhì)還是制造水泥的重要原料。此外,制造玻璃的原料里也含有石灰石、長石(一種含有鈣、鈉、鉀的鋁硅酸鹽礦物)。
哪怕長高一厘米,都有鈣的功勞
作為人體中含量最高的金屬元素,鈣對人體健康的作用也不容小覷。人體內(nèi)99% 的鈣都儲存在骨骼和牙齒中,是鈣讓它們變得堅硬。剩下的1% 則以鈣離子的形式分布在血液、細(xì)胞間液及軟組織中??梢哉f,鈣不僅是我們身體的“鋼筋”,還是一位優(yōu)秀的“通信員”。它以離子形式參與了人體的許多生理過程,比如神經(jīng)傳導(dǎo)、肌肉收縮和血液凝固。
攝入足量的鈣元素對維持骨骼健康來說至關(guān)重要。根據(jù)《中國居民膳食營養(yǎng)素參考攝入量(2023 版)》,成年人平均每天需要攝入650mg 鈣元素;而對于青少年來說,由于正處于骨骼快速生長的階段,因此平均每天的鈣元素攝入量需要達(dá)到800~850mg,以構(gòu)建強(qiáng)健骨骼。老年人也不能缺鈣,否則容易患上骨質(zhì)疏松癥。
那么,如何確保攝入足夠的鈣元素呢?你可以選擇含鈣量高的食物,比如奶制品、堅果和豆類。為什么總說“多喝牛奶長得高”?因?yàn)橐槐?00mL 的牛奶就能提供大約300mg 的鈣。
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2025年2期