칼슘 순환 : 특성, 단계 및 중요성 - 화학 - 2026

칼슘주기는 생명체, 암석권과 수권을 포괄,이 요소의 지구 순환 및 스토리지입니다. 칼슘이 알칼리 토류 연금 속으로 순환하는 퇴적 생물 지구 화학적 순환으로 기체 단계가 없다.

칼슘이 더 많이 순환하는 단계는 생물이 섭취하고 구조와 신진 대사에 사용되기 때문에 생물학적 단계입니다. 생명체가 죽으면 칼슘은 토양과 해저의 일부로 물리적 환경에 다시 통합됩니다.

칼슘. 출처 : Pumbaa (Greg Robson의 원본 작업) / CC BY-SA 2.0 UK (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0/uk/deed.en)

특히 해저와 오대호에는 조개 껍질과 뼈의 광범 한 퇴적물이 있습니다. 이러한 구조는 퇴적물과 혼합되어 수백만 년에 걸쳐 연속적인 층으로 덮여 있습니다.

하층의 퇴적물은 높은 압력을 받아 퇴적암을 형성하고 지상 지질 학적 과정으로 인해 표면에 노출됩니다. 노출 된 암석은 풍화 및 침식을 받아 토양에 통합되거나 씻겨 나가는 칼슘을 방출합니다.

토양에서는 주로 식물의 뿌리와 식물성 플랑크톤 및 기타 유기체에 의해 바다에서 흡수됩니다. 칼슘은 다양한 구조 및 대사 목적 (예 : 껍질 제조)에 사용됩니다.

칼슘 순환은이 원소가 다양한 단계에서 사용 가능하고 다양한 기능을 수행 할 수 있도록하기 때문에 중요합니다. 따라서 살아있는 유기체의 구조의 일부가되어 지상 구호 형성에 참여하고 토양과 물의 pH를 조절하며 인간 산업의 원료로 사용됩니다.

일반적 특성

-칼슘

칼슘 (Ca)은 원자 번호가 20이고 원자 질량이 40.078 인 알칼리 토류 연금 속으로, 보통 상태는 고체입니다. 산과 접촉 할 때 격렬하게 반응하는 강염기 역할을하는 산화물을 형성합니다.

-당신의주기

칼슘은 가스상이없고 암석권에 가장 많은 매장량이 있기 때문에 퇴적 형 생지 화학적 순환을 수행합니다. 탄소, 물, 인의 순환과 밀접한 관련이 있습니다.

암석 침식

이주기는 토양에 침착 된 칼슘을 방출하는 석회질 암석의 풍화 및 침식으로 인해 발생합니다. 마찬가지로 흐르는 물에 녹아 강, 호수 및 바다로 씻어 낼 수 있습니다.

빗물이 대기 중 CO2와 접촉하면 H2CO3를 형성하여 석회암 암석을 용해시켜 Ca2 +와 HCO3-를 방출합니다. 반면에 빗물에 의해 운반되는 CO2는 불용성 탄산염을 가용성 중탄산염으로 변환합니다.

생물의 흡수와 사용

토양의 칼슘 (Ca2 +)은 수생 생물에 의해 식물과 수역에 흡수됩니다. 체내에서 칼슘은 다양한 대사 기능을 수행하며 유기체가 죽으면 유수에 의해 강, 호수 및 바다로 옮겨진 물리적 환경으로 돌아갑니다.

암석 형성

동물의 골격 (내부 및 외부 또는 껍데기)은 퇴적물의 일부로 해저에 퇴적됩니다. 퇴적층은 수백만 년에 걸쳐 덮이고 압축되어 석회질 암석을 형성합니다.

석회질 암석. 출처 : Ferdous / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

나중에 재앙적인 과정 (지각의 균열과 위로 이동)은 암석을 표면에 노출시킵니다. 이런 식으로 암석이 다시 풍화되고 (기후 요소의 작용) 풍화되고 침식되기 때문에주기가 닫힙니다.

칼슘주기의 단계

칼슘이 저장 및 순환주기를 거치는 단계는 이러한 과정이 발생하는 구획에 의해 제공됩니다. 이들은 지각과 지구의 맨틀 (암석권), 수역 (수권) 및 살아있는 유기체의 일부입니다.

-지질 단계

지각과 맨틀로 구분 된 지질 단계에서는 칼슘 저장량이 가장 많은 곳입니다. 칼슘은 암석권에서 다섯 번째로 풍부한 원소로 지각의 3.5 %를 구성합니다.

석회암, 백운석, 마를 및 대리석과 같은 암석의 일부를 형성하는 것으로 발견되며 석회암과 백운석은 지구 전역에 걸쳐 거대한 산맥을 형성합니다. 마찬가지로 석고와 설화 석고 (황산 칼슘)와 같은 다른 천연 화합물의 일부입니다.

미네랄 형태에서는 방해석, 백운석 및 아라고 나이트와 같은 기타 결정질 형태에서 탄산 칼슘 (CaCO3)으로 얻습니다.

석회암

99 % 탄산 칼슘으로 구성된 고대 해양 또는 수소 퇴적물 (호수)에서 유래 한 매우 풍부한 유형의 퇴적암입니다. 이 암석은 수평적인 지층을 형성하거나 재앙적인 움직임에 의해 변형되며, 풍화로 인해 칼슘이 풍부한 염기성 토양 (pH 7 이상)에 중성이 생깁니다.

백운석

그것은 화학 치환 반응에 의해 얕은 해양 퇴적물에 형성된 퇴적암으로 구성됩니다. 이 경우 마그네슘은 광물 형태에 참여하여 백운석 또는 탄산 마그네슘 (CaMg (CO3) 2)을 형성합니다.

마르 가스

그들은 탄산 칼슘의 1/3에서 2/3와 나머지 점토에 의해 형성된 퇴적암입니다. 이 암석은 물 침식에 매우 취약하기 때문에 건조한 지역에서 생존합니다.

대리석

석회암 암석이 지각의 깊은 층에서 고온과 압력을 받으면 대리석이 형성됩니다. 이것은 높은 수준의 결정화를 가진 매우 조밀 한 변성암입니다.

-수문 단계

칼슘은 염화칼슘 (이 매체에서 가장 풍부한 이온 임)과 탄산 칼슘으로 강, 호수 및 바다에 용해됩니다. 해양에서 탄산 칼슘 (CaCO3)은 4,500m 미만의 깊이에서 안정적입니다.

이 매체의 칼슘은 살아있는 유기체와 해저의 석회암 퇴적물에서 발견됩니다. 이것은 탄산염 보상의 깊이 한계이며, 그 후에 CaCO3가 용해되고 석회석 침전물을 형성하지 않습니다.

-생물학적 단계

토양에서 뿌리로의 칼슘 이동. 목부에서 식물의 잎까지. Dhagerty / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

이 단계에서 칼슘 순환은 가장 큰 순환에 도달하며, Ca2 + 이온으로서 세포막의 교환 메커니즘의 일부이기 때문에 생명체에게 필수적입니다. 다른 한편으로, 그것은 뼈, 치아, 달걀 껍질 및 껍질의 필수 구성 요소입니다.

이매패 류의 칼슘 껍질. 출처 : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bivalvia.jpg

이런 식으로 칼슘은 생물권에서 순환하고 유기체가 죽으면 퇴적물로 돌아가 시간이 지남에 따라 새로운 암석을 형성합니다.

인간

칼슘 순환의 생물학적 단계에서 뛰어난 요소는이 요소를 원료로 사용하는 인간의 역할입니다. 이 요소는 다양한 방식으로 추출, 운반 및 대량으로 사용됩니다.

노천 광산에서는 석회석을 추출하여 건축 요소로 사용하거나 분쇄하여 산업용 원료로 사용합니다. 껍질은 비료 및 기타 제품을 준비하기 위해 분쇄됩니다.

유공과 연체 동물의 껍질

이 동물의 껍질은 탄산 칼슘으로 형성되며 방해석 또는 아라고 나이트로 결정화됩니다. 이들은 동일한 조성 (CaCO3)의 두 가지 미네랄 형태이지만 다르게 결정화됩니다.

연체 동물은 특화된 세포에서 분비되는 액체 형태의 칼슘으로부터 껍질을 형성합니다. 껍질의 가장 안쪽 층은 콘키 올린 단백질과 혼합 된 아라고 나이트 결정으로 형성된 진주층입니다.

중요성

칼슘의 특징적인 순환을 형성하는 순환은이 원소를 생명체에게 제공하는 데 필수적입니다. 암석에서 칼슘을 방출하고 순환시키는 과정 덕분에 우리가 알고있는 생명체가 존재합니다.

-삶의 필수 요소

칼슘은 구조적 요소이자 신진 대사 요소이기 때문에 생명에 필수적입니다. 구조적으로 그것은 내부 및 외부 골격의 형태에있어 기본적인 부분입니다.

뼈가있는 동물에서 칼슘은 뼈 (내부 골격)와 치아의 주요 구성 요소입니다. 유공충 (원생 생물)과 연체 동물 (달팽이와 이매패 류)에서는 외부 골격, 즉 껍질을 형성하는 주요 성분입니다.

대사

칼슘은 세포막의 운반 제이므로 신진 대사에 중요한 역할을합니다. 세포막에는이 요소가 세포에 수동적으로 들어가도록하는 칼슘 채널이 있습니다.

칼슘 채널. 출처 : Ulrich Förstermann-Elsevier GmbH / 퍼블릭 도메인

이것은 세포 내부와 외부 사이의 칼슘 농도 관계를 조절하여 다른 대사 과정을 활성화합니다. 예를 들어, 이러한 메커니즘은 신경계와 근육계의 기능에 필수적이므로 심장 기능에서 관련 역할을합니다.

-음식과 건강

인간의 관점에서 볼 때 칼슘 순환은이 요소를 음식과 인간의 건강에 사용할 수 있도록합니다. 무엇보다 아이들을위한 유제품의 생산과 준비에 필수적입니다.

마찬가지로, 의학적 목적으로 섭취하는 것은 골다공증과 같은 칼슘 결핍 질환의 치료에 사용됩니다. 이 뼈 약화 질환은 특히 노인, 특히 여성에서 심각합니다.

-진주

이물질이 굴에 침입하면 진주층으로 덮어 진주가 형성됩니다. 진주는 전세계 보석 시장에서 높은 가치에 도달합니다.

-산업용 원료

석회석은 시멘트 제조와 같은 다양한 목적으로 산업적으로 사용됩니다. 또한이 돌은 조각이 쉽기 때문에 건축 자재로 직접 사용됩니다.

또한 칼슘은 특히 야금 산업에서 다양한 공정에서 탈산제 및 환원제로 사용됩니다.

라임

건물 석회라고도 불리는 생석회는 건축에서 바인더 및 코팅제로 사용되는 산화 칼슘입니다. 같은 방식으로 비누, 종이, 유리, 고무 제조 및 가죽 태닝에 사용됩니다.

마찬가지로 식품 산업 및 수처리 분야에서 다양한 용도로 사용됩니다. 소석회 또는 수산화칼슘으로 산업 및 농업에도 사용됩니다.

-토양 pH 조절

토양의 칼슘 산화물 함량은 pH 조절에 영향을 미칩니다. 농업에서 생석회는 토양의 산성도를 낮추기위한 농업 수정 및 비료로도 사용됩니다.

-석회수 또는 경수

칼슘과 마그네슘이 풍부한 환경에서 물이 순환 할 때 이러한 원소의 염을 용해시켜 석회질 또는 경수라고합니다. 수질 한계는 120mg CaCO3 / 리터이며, 그 이상은 물이 단단한 것으로 간주됩니다.

칼슘 함량이 높은 물은 특히 심장 혈관계와 관련된 건강 문제를 일으킬 수 있습니다. 또한 경수는 파이프에 석회질 침전물을 생성하여 순환을 방해합니다.

-석회질 동굴과 대수층

석회질 암석에서 수압 침식은 종종 흥미로운 내부 구성을 가진 지하 동굴 시스템을 형성합니다. 이 중 종유석과 석순의 형성은 동굴 천장의 누출로 인한 탄산 칼슘 침전물로 인해 두드러집니다.

이러한 석회질 시스템은 또한 다공성으로 인해 지하수의 여과 기능을 수행하여 대수층을 형성합니다.

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